Русская Википедия:Бэкдор

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Бэкдор, тайный вход (от Шаблон:Lang-en — «чёрный ход», буквально «задняя дверь») — дефект алгоритма, который намеренно встраивается в него разработчиком и позволяет получить несанкционированный доступ к данным или удалённому управлению операционной системой и компьютером в целом[1].

Основной целью бэкдора является скрытное и быстрое получение доступа к данным, в большинстве случаев — к зашифрованным и защищённым. Например, бэкдор может быть встроен в алгоритм шифрования для последующей прослушки защищённого канала злоумышленником[1][2].

Основные свойства бэкдора

Идеальный бэкдор

  • сложно обнаружить;
  • можно использовать многократно;
  • легко отрицать — выглядит как ошибка, и в случае обнаружения разработчик может сослаться, что допустил эту ошибку случайно и злого умысла не имел;
  • эксплуатируем только при знании секрета — только тот, кто знает, как активируется бэкдор, может им воспользоваться;
  • защищён от компрометации предыдущими использованиями — даже если бэкдор был обнаружен, то невозможно установить, кем он до этого эксплуатировался и какой информацией завладел злоумышленник;
  • сложно повторить — даже если бэкдор был кем-то найден, то его невозможно будет использовать в другом коде или в другом устройстве.

Распространённые принципы создания бэкдоров в алгоритмах

  • слабая устойчивость алгоритма к криптоанализу;
  • специально подобранные константы — алгоритм может стать неустойчивым к криптоанализу при выборе определённых значений констант, используемых в его работе;
  • сложность в безопасной реализации — это означает, что безопасная реализация алгоритма работает слишком медленно, и все будут использовать небезопасный вариант, что и выгодно злоумышленнику.

Гипотетические примеры бэкдоров в современных алгоритмах

Уязвимость генератора псевдослучайной последовательности DUAL_EC_DRBG

Данный генератор был разработан в АНБ и стандартизован в качестве криптографически стойкого генератора псевдослучайных чисел национальным институтом стандартов и технологий США NIST в 2006 году. Однако уже в 2007 году независимыми исследователями было высказано предположение, что в этот алгоритм мог быть встроен бэкдор.[3][4][5]

Иллюстрация работы алгоритма согласно спецификации АНБ[6]:

Файл:DUAL EC DRBG.jpg

Данный алгоритм использует эллиптические кривые. <math> P </math> — генератор группы точек на эллиптической кривой, <math> Q </math> — точка на эллиптической кривой — константа, определённая стандартом, как она была выбрана неизвестно. Параметры самой кривой также заданы стандартом.

Принцип работы:

Уравнение кривой

<math>
 y^2 = (x^3+ax+b) \bmod p

</math> можно переписать в виде <math> x = \varphi(x, y) \bmod p </math> и записать следующие выражения для работы алгоритма:

<math> r_i = \varphi(s_i*P)</math> , <math> t_i = \varphi(r_i*Q)</math> , <math> s_{i+1} = \varphi(r_i*P)</math>
<math> s_i</math> — внутреннее состояние генератора на текущем шаге
<math> s_{i+1}</math> — внутреннее состояние генератора на следующем шаге
<math> t_i </math> — выход генератора на текущем шаге
Предполагаемый бэкдор:

Так как <math> p </math> — простое число, то существуют такое число <math> e </math>, что <math> e*Q=P</math>. Нахождение <math> e </math> — вычислительно сложная задача дискретного логарифмирования на эллиптической кривой, для решения которой на сегодняшний день не существует эффективных алгоритмов. Но если предположить, что злоумышленник знает <math> e </math> , то получается следующая атака: Если <math> x=t_i </math> — очередной выход генератора, и если существует такое <math> y </math>, что <math> y^2 \equiv (x^3+ax+b) \bmod p</math>, то точка <math> A =(x,y)</math>, лежит на кривой и для неё выполняется следующее равенство: <math> A=r_i*Q </math>. Зная число <math> e </math> можно вычислить: <math> s_{i+1}=\varphi(e*A)=\varphi(e*r_i*Q)=\varphi(r_i*P) </math>. Таким образом, злоумышленник, знающий число <math> e </math>, может не только вычислить следующий выход генератора, но и быстро перебрать все возможные внутренние состояния генератора и восстановить его начальное внутреннее состояние. Согласно независимым исследованиям[2][7], при знании <math> e </math> достаточно всего 30 байт выходной последовательности генератора, чтобы простым перебором <math> 2^{15} </math> значений восстановить его начальное внутреннее состояние. По мнению исследователей, такая уязвимость может быть расценена как бэкдор.

Ошибка в реализации протокола проверки сертификатов TLS от компании Apple

Исследователями компании Яндекс была обнаружена уязвимость в реализации протокола TLS в одном из программных продуктов Apple[2]. По их мнению, данная ошибка вполне может оказаться бэкдором, намеренно встроенным в алгоритм кем-то из разработчиков.

Участок кода с ошибкой:
static DSStatus SSLVerifySignedServerKeyExchnge(....)
{
     DSStatus err;
     ....
     if ((err = SSLHashSHA1.update(&hashCtx, &signedParams)) != 0)
          goto fail;
          goto fail;
     if ((SSHashSHA1.final(&hashCtx, &hashOut)) != 0)
          goto fail;
     ....
     fail:
          ....
          return err;
}

Как можно видеть, после первого оператора if стоят две строчки goto fail, и вторая строчка выполняется всегда, независимо от результата if. Таким образом процедура проверки сертификата проходит не полностью. Злоумышленник, знающий об этой уязвимости, может подделать сертификат и пройти проверку подлинности. Это позволит ему организовать атаку типа «Человек посередине», тем самым вмешаться в защищённое соединение между клиентом и сервером. Исследователи, обнаружившие данную ошибку в реализации, не могут точно сказать, намеренно она была сделана или случайно. Вполне возможно, что это бэкдор, встроенный в алгоритм кем-то из разработчиков.

Примеры методов создания бэкдоров

Специально подобранные константы

Очень многие современные криптографические алгоритмы используют при своей работе определённый набор внутренних констант. Как правило, эти константы задаются стандартом и выбираются из соображений криптографической стойкости к известным на данный момент видам криптоанализа. Но выбор констант при стандартизации алгоритма теоретически может быть использован разработчиками и со злым умыслом: например, для создания определённых уязвимостей и бэкдоров в алгоритме.

В качестве такого примера использования констант можно привести недавние исследовательские работы на тему так называемого «вредоносного хеширования»[8][9], где авторам удалось построить коллизии для криптографической хеш-функции SHA1 путём модификации её раундовых констант. Отметим, что предложенная авторами исследования атака не является атакой на саму хеш-функцию SHA1, она позволяет лишь находить коллизии при условии возможности изменения раундовых констант и только для определённых типов файлов.

Краткое описание SHA1:

SHA1 — современная раундовая хеш-функция. Алгоритм хеширования следующий:

  • Инициализируются 32-битные значения <math> a = h_0 , b = h_1 , c = h_2 , d = h_3 , e = h_4 </math>
  • Входное сообщение разбивается на блоки длиной 512 бит
  • Каждый блок сообщения обрабатывается и дополняется специальным образом, по алгоритму, определённому в стандарте
  • Полученный блок сообщения хэшируется в 4 этапа по 20 раундов в каждом, причём для каждого этапа используется своя константа <math>K_1, K_2, K_3 </math> или <math>K_4 </math>
  • Выходом функции для каждого блока будут новые значения <math>a, b, c, d, e </math>, которые добавляются к результату: <math> h_0 = h_0 + a, h_1 = h_1 + b, h_2 = h_2 + c, h_3 = h_3 + d, h_4 = h_4 + e </math>
  • Итоговым результатом хеширования будет 160-битное значение полученное конкатенацией пяти 32-битных значений <math> h_0, h_1, h_2, h_3, h_4 </math> после обработки последнего блока сообщения.
Построение коллизий:

Целью рассматриваемой атаки является нахождение таких констант <math> K_1, K_2, K_3, K_4 </math> и таких сообщений <math>M_1</math> и <math>M_2</math> , что <math>Hash(M_1) = Hash(M_2)</math>. Данная атака модифицирует только первые 512 бит (1-й блок) сообщений, для которых требуется построить коллизию. Алгоритм базируется на уже известной разностной атаке на SHA1, предложенной в 2005 году[10][11] и имеющей сложность порядка <math> 2^{69} </math> операций, что делает её трудноосуществимой на практике. Поэтому до настоящего времени ни одной реальной коллизии для SHA1 найдено не было.

Но в случае создания вредоносного варианта SHA1 злоумышленник может варьировать не только блоки сообщений <math>M_1</math> и <math>M_2</math>, но и раундовые константы <math> K_1, K_2, K_3, K_4 </math>. Согласно исследованиям[9], это сильно снижает сложность атаки до порядка <math> 2^{48} </math> операций и делает построение таких коллизий реальной задачей которую можно выполнить на нескольких компьютерах. Таким образом, авторам исследования удалось построить одноблоковые коллизии для многих известных типов файлов.

Одноблоковая коллизия:

Файл:Mal sha1.jpg

<math>M_1</math> и <math>M_2</math> — первые блоки сообщений (512 бит), которые отличаются между собой, но дают одинаковую хеш-сумму
<math> Content </math> — остальное содержимое, которое одинаково для обоих файлов

Пример использования вредоносного хеширования для создания бэкдоров

С помощью описанной атаки были созданы два sh-скрипта, которые при выборе <math> K_1=5a827999~,~K_2=88e8ea68~,~K_3=578059de~,~K_4=54324a39</math> дают одинаковую хеш-сумму SHA1, но работают по-разному.

Файл:Malicious sh.jpg

Как можно видеть, различие между этими двумя скриптами заключается только в первых блоках по 512 бит, которые представляют собой закоментированный мусор. Но содержимое этих блоков затем используется в условии if , следовательно скрипты при запуске работают по-разному. Подобные файлы могут быть использованы создателем со злым умыслом.

Аппаратные бэкдоры

Бэкдоры могут встраиваться не только в программное обеспечение, но и в аппаратуру. Подобные бэкдоры могут использоваться производителями аппаратной начинки для встраивания в неё вредоносных функций на этапе производства.

Аппаратные бэкдоры имеют ряд преимуществ над программными:

  • Не могут быть обнаружены антивирусами, сканерами кода и другим защитным ПО.
  • Не могут быть устранены обновлением или заменой программного обеспечения.

Примером аппаратного бэкдора может быть вредоносная прошивка BIOS. Согласно исследованиям[12], такая прошивка может быть построена на основе свободных прошивок Coreboot[13] и SeaBIOS. Coreboot не является полноценным BIOS: он отвечает только за обнаружение имеющегося на машине оборудования и передачу управления самой «начинке BIOS», в качестве которой может быть использован модифицированный злоумышленником под свои нужды SeaBIOS.

Принцип действия вредоносной прошивки кратко можно описать так: сразу после включения заражённого компьютера, ещё до загрузки операционной системы, она производит попытку установить соединение с сервером злоумышленника через интернет. Если такая попытка удалась, то производится удалённая загрузка какого-нибудь буткита, который уже в свою очередь предоставляет злоумышленнику возможность производить с заражённым компьютером вредоносные действия: кражу данных или удалённое администрирование. Если же попытка соединения с интернетом не удалась, то происходит нормальная загрузка операционной системы. Несомненным плюсом для злоумышленника является то, что сама по себе модифицированная прошивка не содержит в себе никакого вредоносного кода, а буткиты трудно обнаруживаются.

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

Шаблон:Вредоносное программное обеспечение

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ 1,0 1,1 J.P. Aumasson Cryptographic bacdooring Шаблон:Wayback
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 Евгений Сидоров, Криптографические баги и бэкдоры Шаблон:Wayback, Yandex security meet up, 24.07.2015
  3. ↑ Dan Shumow, Niels Ferguson, On the Possibility of a Back Door in the NIST SP800-90 Dual Ec Prng Шаблон:Wayback, CRYPTO 2007, august 2007
  4. ↑ Шаблон:Cite news
  5. ↑ Киви Берд, Неслучайные случайности Шаблон:Wayback // Компьютерра, 07 декабря 2007
  6. ↑ John Bryson, Patrick Gallagher, Recommendation for Random Number Generation Using Deterministic Random Bit Generators Шаблон:Wayback, p. 60, 2012
  7. ↑ Dan Shumow, Niels Ferguson, On the Possibility of a Back Door in the NIST SP800-90 Dual Ec Prng Шаблон:Wayback, pages 6-7, CRYPTO 2007, august 2007
  8. ↑ Ange Albertini, Jean-Philippe Aumasson, Maria Eichlseder, Florian Mendel, Martin Schlaeffer, Malicious SHA-1 Шаблон:Wayback, 14.08.2014
  9. ↑ 9,0 9,1 Ange Albertini, Jean-Philippe Aumasson, Maria Eichlseder, Florian Mendel, Martin Schlaffer, Malicious Hashing: Eve’s Variant of SHA-1 Шаблон:Wayback, 2014 year
  10. ↑ Wang, X., Yao, A.C., Yao, Cryptanalysis on SHA-1. NIST — First Cryptographic Hash Work-shop Шаблон:Wayback, 31 October 2005
  11. ↑ Wang, X., Yin, Y.L., Yu, H. , Finding collisions in the full SHA1 Шаблон:Wayback, CRYPTO 2005
  12. ↑ Jonathan Brossard, Аппаратные бэкдоры — это практично Шаблон:Wayback, 12 марта 2012
  13. ↑ Обзор проекта свободного BIOS — Coreboot Шаблон:Wayback, 9 октября 2014
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Бэкдор&oldid=9314288