Heartbleed 实验室

用于研究 Heartbleed 漏洞的教育实验室
（CVE-2014-0160）通过 Docker 内真实的易受攻击 OpenSSL 环境进行实验。

本项目使用 OpenSSL 1.0.1f 复现了一个易受攻击的 TLS 服务器，并实现了一个自定义的原始 TLS 心跳客户端，用于演示畸形心跳数据包如何触发内存泄露。

该实验室专为教育和研究目的而创建，尤其适用于研究：

• TLS 记录帧结构
• 心跳扩展解析
• 内存泄露漏洞
• 解析器信任失败
• 跨协议的帧结构不一致
• Heartbleed 与 HTTP 反同步漏洞之间的概念相似性

当前项目结构

heartbleed-lab/
├── client/
│   ├── attacker.py
│   └── Dockerfile
│
├── vulnerable/
│   ├── Dockerfile
│   └── server/
│
├── fixed/
│   ├── Dockerfile
│   └── server/
│
├── docs/
│   └── diagrams/
│
├── notes/
│
├── docker-compose.yml
├── .gitignore
└── README.md

架构

heartbleed-client
        ↓
 Docker internal network
        ↓
vulnerable-heartbleed

其中：

• heartbleed-client 发送原始 TLS 记录
• vulnerable-heartbleed 运行 OpenSSL 1.0.1f
• 通信在隔离的 Docker 网络内进行

易受攻击环境

易受攻击的服务器使用：

• Ubuntu 14.04
• OpenSSL 1.0.1f（2014 年存在漏洞的发布版本）
• openssl s_server

该环境特意配置为复现原始 Heartbleed 行为。

已实现功能

易受攻击的 TLS 服务器

• 真实构建的 OpenSSL 1.0.1f
• 支持 TLS 握手
• 已启用心跳扩展
• Docker 隔离环境

原始 TLS 心跳客户端

该客户端的实现：

• 创建原始 TCP 套接字
• 发送手工构造的 TLS 记录
• 手动执行 TLS ClientHello
• 发送畸形心跳请求
• 接收泄露的内存响应

Heartbleed 演示

当前实现通过发送一个畸形心跳数据包来复现原始 Heartbleed 行为，其中：

payload_length > real payload size

示例：

Declared payload length: 0x4000
Real payload: 1 byte ("A")

易受攻击的服务器错误地信任声明长度，并返回超出实际载荷边界的内存内容。

运行实验室

构建并启动容器

sudo COMPOSE_HTTP_TIMEOUT=300 docker-compose up --build

访问客户端容器

sudo docker exec -it heartbleed-client bash

运行 Heartbleed 概念验证

python attacker.py

成功输出示例

[+] Sending malformed heartbeat
[+] Got TLS record: type=24 version=(3, 2) length=16384
[!!!] Heartbeat response received

这表明易受攻击的服务器返回了超出合法心跳载荷范围的内存内容。

研究目标

本项目探讨以下概念之间的关系：

• TLS 帧结构不一致
• 解析器信任失败
• 边界混淆
• 畸形长度字段
• 协议反同步概念

本实验室的主要研究兴趣之一是比较：

HTTP Request Smuggling
vs
TLS Heartbeat Parsing Failures

从以下角度：

• 帧结构不一致
• 解析器行为
• 元数据信任假设

未来工作

计划中的后续步骤包括：

• 改进泄露可视化
• 内存泄露解析辅助工具
• 与已修补的 OpenSSL 版本进行对比
• 中间 TLS 代理实验
• 自动化心跳变异测试

参考资料

• CVE-2014-0160
• RFC 6520（TLS 心跳扩展）

免责声明

本仓库仅用于：

• 教育
• 学术研究
• 防御性安全研究