CW7

[caramel2312]

Варіант 29

[caramel2312]

Завдання 1

Запитання No 1.1 (1 бал). Опишіть ПЗ або програмну бібліотеку, в яких знайдено вразливість.

Назва ПЗ або програмної бібліотеки: OpenSSL (Версія: 3.0.4)

URL-посилання в інтернеті: https://github.com/openssl/openssl

Призначення ПЗ або програмної бібліотеки та приклади споживачів, які можуть бути зацікавлені у їх використанні:

OpenSSL — це широко використовувана бібліотека з відкритим вихідним кодом, яка надає інструменти та функції для реалізації криптографічних алгоритмів, шифрування, SSL/TLS протоколів. Її основна мета — забезпечення захищеного обміну даними через мережі, зокрема Інтернет.

Приклади споживачів OpenSSL:

1. Вебсервери:
   • Apache HTTP Server: використовує OpenSSL для реалізації HTTPS-з'єднань.
   • NGINX: забезпечує безпеку трафіку через OpenSSL, обробляючи SSL/TLS запити.
2. Поштові сервери:
   • Postfix і Exim: шифрують трафік між серверами за допомогою TLS.
   • Dovecot: захищає протоколи IMAP/POP3 через SSL/TLS.
3. Операційні системи та платформи:
   • Linux-дистрибутиви (Ubuntu, CentOS): використовують OpenSSL для захисту системних служб і комунікацій.
   • Windows: у деяких додатках або середовищах.
4. Програмне забезпечення:
   • Клієнтські програми: OpenSSL використовується для шифрування в браузерах, наприклад, у Firefox або Chromium.
   • VPN-системи: OpenVPN значною мірою базується на OpenSSL для забезпечення безпеки тунелів.
5. Вбудовані системи та IoT:
   • Мережеві пристрої: маршрутизатори, точки доступу Wi-Fi, які потребують SSL/TLS.
   • IoT-пристрої: для безпечної комунікації між пристроями та серверами.

Кому це потрібно:

• Розробники програмного забезпечення, які інтегрують криптографічні функції у свої продукти.
• Адміністратори серверів, які відповідають за безпечну комунікацію через Інтернет.
• Користувачі мережевих систем і пристроїв, для яких важлива конфіденційність і цілісність даних.

Запитання No 1.2 (1 бал). Опишіть знайдену вразливість , переклавши на українську мову розділ Description.

У версії OpenSSL 3.0.4 була виявлена серйозна помилка в реалізації RSA для процесорів X86_64, які підтримують інструкції AVX512IFMA. Ця проблема призводить до некоректної роботи RSA з приватними ключами розміром 2048 біт на таких машинах, що викликає пошкодження пам’яті під час обчислень. Як наслідок, через це пошкодження пам’яті зловмисник може ініціювати виконання віддаленого коду на машині, яка виконує обчислення. Ця вразливість зачіпає SSL/TLS сервери або інші сервери, що використовують приватні RSA-ключі розміром 2048 біт і працюють на машинах із підтримкою інструкцій AVX512IFMA архітектури X86_64.

Запитання No 1.3 (1 бал). Наведіть фрагменти прикладів уразливого програмного коду, розглянувши розділ References to Advisories, Solutions, and Tools.

Уразливий програмний код можна знайти у секції логів із використанням AddressSanitizer, який повідомляє про переповнення буфера при роботі з RSA-приватними ключами. Компіляція OpenSSL з уразливою версією (3.0.4):

CFLAGS="-O3 -g -fsanitize=address" ./config
make

Повідомлення AddressSanitizer:

==481618==ERROR: AddressSanitizer: heap-buffer-overflow on address 0x60c000089400 at pc 0x7f01e32a9509 bp 0x7fff643ec100 sp 0x7fff643ec0f8
READ of size 8 at 0x60c000089400 thread T0
    #0 0x7f01e32a9508 in bn_select_words crypto/bn/rsaz_exp.h:64
    #1 0x7f01e32a9508 in bn_reduce_once_in_place crypto/bn/rsaz_exp.h:74
    #2 0x7f01e32a9508 in ossl_rsaz_mod_exp_avx512_x2 crypto/bn/rsaz_exp_x2.c:223
    #3 0x7f01e3287dc8 in BN_mod_exp_mont_consttime_x2 crypto/bn/bn_exp.c:1448
    #4 0x4042c3 in test_mod_exp_x2 test/exptest.c:260
    #5 0x40611a in run_tests test/testutil/driver.c:370

Проблемний фрагмент коду:

crypto/bn/rsaz_exp.h:64
crypto/bn/rsaz_exp_x2.c:223
crypto/bn/bn_exp.c:1448

Згідно з логами, переповнення буфера сталося у функції bn_select_words, яка знаходиться у файлі rsaz_exp.h. Ця функція працює з неправильними вхідними даними, що спричиняє переповнення купи та порушення пам'яті.

[caramel2312]

Завдання 2. Назва криптографічного алгоритму - aria-128-cbc

Запитання No 2.1 (1 бал). Розшифруйте абревіатурну назву криптографічного алгоритму та режиму шифрування, а також вкажіть роки їх створення.

ARІA (Advanced Encryption Standard – Replacement for International Applications). ARIA — це блоковий симетричний алгоритм шифрування, розроблений у 2003 році в Південній Кореї як альтернатива AES. Він працює з блоками даних розміром 128 біт і підтримує ключі довжиною 128, 192 або 256 біт. Використовується для забезпечення конфіденційності даних у різних міжнародних додатках.

128 біт — це довжина ключа шифрування в бітах.

CBC (Cipher Block Chaining) — це один із стандартних режимів роботи для блокових шифрів. У CBC кожен блок шифрується залежно від попереднього блоку, що додає випадковості та підвищує стійкість до аналізу. Для початкового блоку використовується IV (Initialization Vector) — випадкове значення, що забезпечує додаткову криптографічну стійкість. Режим CBC був запропонований у 1976 році.

Запитання No 2.2 (1 бал). Опишіть переваги та недоліки криптографічного алгоритму та режиму шифрування

Алгоритм ARIA

Переваги

Безпека:

• ARIA має високу криптографічну стійкість і надає сильний рівень безпеки при використанні ключів довжиною 128, 192 або 256 біт.
• Алгоритм витримав численні криптографічні аналізи та не мав відомих вразливостей у своїй основній формі, що робить його надійним для шифрування.

Швидкість:

• ARIA досить швидкий в порівнянні з іншими блоковими шифрами, такими як AES, завдяки ефективній внутрішній структурі, яка використовує прості операції для обробки блоків даних.

Міжнародний стандарт:

• Він був розроблений з метою стати альтернативою AES і підтримує міжнародні стандарти. Це робить його придатним для використання в різних країнах і додатках.

Підтримка довжини ключа:

• ARIA підтримує кілька варіантів довжини ключа (128, 192, 256 біт), що дозволяє вибрати оптимальний рівень безпеки для конкретних потреб.

Недоліки

Відносна невідомість:

• ARIA не так широко відомий і не так популярний, як AES, що може зменшити довіру до його безпеки. Використання менш відомого алгоритму може викликати побоювання у певних середовищах.

Менша підтримка в програмному забезпеченні:

• На відміну від AES, який є стандартом для більшості криптографічних бібліотек і систем, підтримка ARIA є менш поширеною, що може призвести до проблем із сумісністю при впровадженні.

Не використовуваний у широкому масштабі:

• Хоча ARIA був розроблений як альтернатива AES, він не став таким же популярним і не отримав такої ж широкої підтримки у багатьох застосунках, зокрема в інтернет-безпечності та протоколах TLS/SSL.

Режим шифрування CBC (Cipher Block Chaining)

Переваги

Стійкість до патернів:

• CBC додає випадковість у шифрування шляхом комбінування кожного блоку з попереднім за допомогою XOR, що робить алгоритм більш стійким до криптоаналізу порівняно з деякими іншими режимами, такими як ECB.

Простота реалізації:

• CBC є відносно простим для реалізації і широко підтримується в криптографічних бібліотеках і протоколах.

Шифрування великих даних:

• Режим добре підходить для шифрування великих обсягів даних, оскільки кожен блок шифрується на основі попереднього, що створює ланцюг з залежностей між блоками.

Популярність і підтримка:

• CBC широко підтримується в криптографічних протоколах і стандартах, таких як SSL/TLS, і часто використовується для захисту даних у різних системах.

Недоліки

Повільніший в порівнянні з іншими режимами:

• CBC може бути повільнішим, оскільки кожен блок залежить від попереднього, що ускладнює паралельну обробку блоків даних. Це робить режим менш ефективним на багатоядерних процесорах у порівнянні з деякими іншими режимами, такими як CTR або GCM.

Потребує IV (Initialization Vector):

• Для забезпечення криптографічної безпеки режим CBC вимагає використання ініціалізаційного вектора (IV). Якщо IV не буде вибрано випадковим чином або повторно використовуватися, це може призвести до вразливостей, таких як повторне шифрування однакових даних з однаковими ключами.

Уразливість до атак на повтори:

• CBC може бути вразливим до атак, таких як атаки на повторення (replay attacks), особливо якщо не використовуються додаткові заходи безпеки, такі як цифрові підписи або автентифікація.

Незахищеність від модифікації даних:

• Якщо навіть один біт зашифрованого блоку буде змінено (наприклад, через пошкодження даних), весь наступний блок буде некоректно розшифрований, що може призвести до великих помилок у процесі дешифрування. Це може бути як перевагою (виявлення модифікацій), так і недоліком.

Висновок

• ARIA-128 має високий рівень безпеки, проте не є таким популярним як AES, і його підтримка в програмному забезпеченні є обмеженою. Однак він може бути корисним для спеціалізованих застосунків, де потрібен високий рівень захисту.
• CBC — надійний режим шифрування з хорошою стійкістю до криптографічного аналізу, але він має певні недоліки, пов'язані з його ефективністю та необхідністю використання IV, що потребує особливої уваги при впровадженні.

[oleksandrblazhko]

5