Web缓存利用分析(一)

news2024/12/24 8:23:50

导语：最近看到一些Web Cache方面的攻击，于是总结了一下，内容如下。

前言

最近看到一些Web Cache方面的攻击，于是总结了一下，内容如下。

背景知识

Cache是一种经典的用空间换时间的做法，其应用场景非常广泛，而本篇文章的聚焦点仅在于Web领域上，对于DNS等基础设施的相关cache攻击，也不在此讨论。

那么我们可以大致将Web Cache攻击分为2类：

· User Browser Cache

· Web Server Cache

对于浏览器，我们知道在请求网站时，会遇到js，css，图片等等的加载，如果每次请求都加载一次，那么可能会消耗许多时间，因此浏览器中可引入Cache机制，用以缓存这些静态资源，以加快访问速度。

对于服务器，可能某个网站页面每天要被数以万计的人访问，那么如果每次都处理一次同样的请求，则会消耗大量服务器的资源，因此服务器缓存也显得尤为重要，其中CDN就是Web Server Cache的一个典例：
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例如访问链接:

http://example.com/index.html

在第一个人访问后，其页面response将会被CDN缓存，下一个请求者则会直接从CDN获取response，以此减轻服务器处理请求的压力，同时达到了防止Dos攻击的目的。如下图示例：
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CDN不仅能起到防止Dos的作用，还能加快我们的请求速度，例如我们访问服务器，请求首先会被CDN处理，计算出response给我们的最优ip地址。举一个简单的例子，就好比原来只有北京一个车站卖票，南京的想要买票就要千里迢迢前往北京，而如今有了CDN就好比在南京也有卖票点，如此一来，省时省力，不仅减轻了北京卖票点的压力，也方便了顾客。

但凡是皆有利有弊，如果Cache被攻击者利用，也可以产生一些严重的攻击，本篇文章中，我们则聚焦于以下3种攻击：

· User Browser Cache Poisoning

· Server Cache Poisoning

· Web Cache Deception

User Browser Cache Poisoning

对于浏览器缓存投毒，那么很好理解，其应该是影响浏览器缓存的文件，将其污染以达到攻击目的。那么可能被污染的文件有哪些呢？我们之前提过，浏览器一般缓存静态资源，那么攻击者的攻击目标也就是诸如JS、CSS的静态资源了。

这种攻击会产生什么样的危害呢？
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我们可以看到，一旦我们的浏览器缓存资源被污染，当我们请求网站时，应用了污染的静态资源，则会产生xss一类的攻击。但这种攻击持久性会随缓存时间的到期而终止，又或者用户勤清缓存而解除。

但这样一种攻击是如何实现的呢？我们可以看下图：
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当攻击者和受害者处于同一WiFi下，攻击者可以利用一些攻击手段，让自己成为受害者的代理，而当受害者请求目标网站资源时，攻击者可在中间修改。当目标网站response需要缓存的资源时，攻击者可将其替换为自己篡改的同名文件，以达到污染浏览器缓存的目的。

但考虑到缓存存在时效性，如果目标网站认为缓存过期，则污染缓存就会失效，因此如何最大化污染缓存时间成为一个新的问题，但这里我们可以采用如下做法：
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我们可以首先对一些知名网站进行分析，查看他们缓存时间最长的文件，以决定我们污染文件的文件名。那么如何知道缓存时间呢？我们可利用Http Header的如下属性来查看：

Cache-Control : max-age=1000

如此一来即可水到渠成，进行用户浏览器污染。工具如下：

https://github.com/EtherDream/mitm-http-cache-poisoning.git

Server Cache Poisoning

在介绍完用户浏览器投毒后，我们再来看一下服务器缓存投毒。之前我们有说过，服务器会缓存某个链接的第一个访问者的response内容，那么如果第一个人是攻击者，就很有可能让CDN错误的缓存污染内容，达成攻击：
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但是服务器是如何判断2个请求者请求的是不是同一个页面呢？这里就要引入Cache Key的概念：

如上请求，服务器会判断橙色字部分，看其是否相同，若相同则对应同一个cache，但我们不难发现蓝色字体部分，此时2个访问者的response理应不同，因为他们对应的不同语言，但因为缓存机制的问题，导致第2个请求者看到了错误语言的页面。

再同理，我们看如下请求：
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我们发现response页面中会拼接X-Forwarded-Host，那么假设我们是第一个请求者，此response将会被缓存，那么当下一个请求者再次访问如下链接：

很显然其将受到xss的攻击。

但是此类攻击有一个前提，即我们需要是第一个请求某个页面的人，那么如何做到这一点呢？
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我们可以利用response里的Age和max-age，Age代表当前response的时间，而max-age代表该页面缓存何时会过期，以此我们即可计算出投毒时机。

那么如何保护网站免收此类攻击呢？这就要和我们之前提到的cache key有关，我们看如下请求：
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如果我们利用Vary指定Cache Key为User-Agent，那么不仅需要2个访问者请求域名和url相同，同时需要2人拥有同样的User-Agent，才会命中同一块cache。

Web Cache Deception

在说完Web Server缓存投毒后，我们再来看一下Web缓存欺骗。相较于前两种攻击，该攻击更为普遍，利用也相对容易。不乏其在CTF中出现的频频身影。
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我们看如上案例，我们可以诱导管理员访问链接：

http://10.2.122.1/secret.php/test.css

而服务器在处理该链接时，由于test.css不存在，其会向前解析，如下：

http://10.2.122.1/secret.php

此时response页面即为secret.php的页面内容，而CDN对此不知，其认为当请求链接为：

http://10.2.122.1/secret.php/test.css

response应为管理员的secret.php页面内容。

而后攻击者再次请求：

http://10.2.122.1/secret.php/test.css

CDN将作出响应，将管理员的secret.php页面内容返回，造成信息泄露。

那么此种攻击在2019 CyBRICS CTF Quals或2019 XCTF Final都有出现，我们以2019 CyBRICS CTF Quals的一道题为例：
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题目预设了request功能，同时注意到其http header：

同时结合题目提示：cache is vulnerabilities，那么可以判断此处应该为Web缓存欺骗的情况。