關于 OpenSSL“心臟出血”漏洞的分析
#高危漏洞預警#昨日有國外黑客爆出OpenSSL存在一處內存泄漏漏洞，該漏洞可隨機泄漏https服務器64k內存，內存中可能會含有程序源碼、用戶http原始請求、用戶cookie甚至明文帳號密碼等，已經有多個白帽給烏云君提供了漏洞影響證明，涉及大量互聯網企業與電商，緊急！http://t.cn/8so46dR
原作者：Sean Cassidy 原作者推ter：@ex509 原作者博客：http://blog.existentialize.com 來源：http://blog.existentialize.com/diagnosis-of-the-openssl-heartbleed-bug.html
當我分析GnuTLS的漏洞的時候，我曾經說過，那不會是我們看到的最后一個TLS棧上的嚴重bug。然而我沒想到這次OpenSSL的bug會如此嚴重。
OpenSSL“心臟出血”漏洞是一個非常嚴重的問題。這個漏洞使攻擊者能夠從內存中讀取多達64 KB的數據。一些安全研究員表示：
無需任何特權信息或身份驗證，我們就可以從我們自己的（測試機上）偷來X.509證書的私鑰、用戶名與密碼、聊天工具的消息、電子郵件以及重要的商業文檔和通信等數據。
這一切是如何發生的呢？讓我們一起從代碼中一探究竟吧。
0x01 Bug
請看ssl/dl_both.c，漏洞的補丁從這行語句開始：
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int
dtls1_process_heartbeat(SSL *s)
{
unsignedchar*p = &s->s3->rrec.data[0], *pl;
unsignedshorthbtype;
unsignedintpayload;
unsignedintpadding = 16;/* Use minimum padding */
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一上來我們就拿到了一個指向一條SSLv3記錄中數據的指針。結構體SSL3_RECORD的定義如下（譯者注：結構體SSL3_RECORD不是SSLv3記錄的實際存儲格式。一條SSLv3記錄所遵循的存儲格式請參見下文分析）：
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typedefstructssl3_record_st
{
inttype; /* type of record */
unsignedintlength; /* How many bytes available */
unsignedintoff; /* read/write offset into 'buf' */
unsignedchar*data; /* pointer to the record data */
unsignedchar*input; /* where the decode bytes are */
unsignedchar*comp; /* only used with decompression - malloc()ed */
unsignedlongepoch; /* epoch number, needed by DTLS1 */
unsignedcharseq_num[8];/* sequence number, needed by DTLS1 */
} SSL3_RECORD;
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每條SSLv3記錄中包含一個類型域（type）、一個長度域（length）和一個指向記錄數據的指針（data）。我們回頭去看dtls1_process_heartbeat：
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/* Read type and payload length first */
hbtype = *p++;
n2s(p, payload);
pl = p;
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SSLv3記錄的第一個字節標明了心跳包的類型。宏n2s從指針p指向的數組中取出前兩個字節，并把它們存入變量payload中——這實際上是心跳包載荷的長度域（length）。注意程序并沒有檢查這條SSLv3記錄的實際長度。變量pl則指向由訪問者提供的心跳包數據。
這個函數的后面進行了以下工作：
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unsignedchar*buffer, *bp;
intr;
/* 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);
bp = buffer;
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所以程序將分配一段由訪問者指定大小的內存區域，這段內存區域最大為 (65535 + 1 + 2 + 16) 個字節。變量bp是用來訪問這段內存區域的指針。
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/* Enter response type, length and copy payload */
*bp++ = TLS1_HB_RESPONSE;
s2n(payload, bp);
memcpy(bp, pl, payload);
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宏s2n與宏n2s干的事情正好相反：s2n讀入一個16 bit長的值，然后將它存成雙字節值，所以s2n會將與請求的心跳包載荷長度相同的長度值存入變量payload。然后程序從pl處開始復制 payload個字節到新分配的bp數組中——pl指向了用戶提供的心跳包數據。最后，程序將所有數據發回給用戶。那么Bug在哪里呢？
0x01a 用戶可以控制變量payload和pl
如果用戶并沒有在心跳包中提供足夠多的數據，會導致什么問題？比如pl指向的數據實際上只有一個字節，那么memcpy會把這條SSLv3記錄之后的數據——無論那些數據是什么——都復制出來。
很明顯，SSLv3記錄附近有不少東西。
說實話，我對發現了OpenSSL“心臟出血”漏洞的那些人的聲明感到吃驚。當我聽到他們的聲明時，我認為64 KB數據根本不足以推算出像私鑰一類的數據。至少在x86上，堆是向高地址增長的，所以我認為對指針pl的讀取只能讀到新分配的內存區域，例如指針bp指向的區域。存儲私鑰和其它信息的內存區域的分配早于對指針pl指向的內存區域的分配，所以攻擊者是無法讀到那些敏感數據的。當然，考慮到現代malloc 的各種神奇實現，我的推斷并不總是成立的。
當然，你也沒辦法讀取其它進程的數據，所以“重要的商業文檔”必須位于當前進程的內存區域中、小于64 KB，并且剛好位于指針pl指向的內存塊附近。
研究者聲稱他們成功恢復了密鑰，我希望能看到PoC。如果你找到了PoC，請聯系我。
0x01b 漏洞修補
修復代碼中最重要的一部分如下：
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/* Read type and payload length first */
if(1 + 2 + 16 > s->s3->rrec.length)
return0;/* silently discard */
hbtype = *p++;
n2s(p, payload);
if(1 + 2 + payload + 16 > s->s3->rrec.length)
return0;/* silently discard per RFC 6520 sec. 4 */
pl = p;
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這段代碼干了兩件事情：首先第一行語句拋棄了長度為0的心跳包，然后第二步檢查確保了心跳包足夠長。就這么簡單。
0x02 前車之鑒
我們能從這個漏洞中學到什么呢？
我是C的粉絲。這是我最早接觸的編程語言，也是我在工作中使用的第一門得心應手的語言。但是和之前相比，現在我更清楚地看到了C語言的局限性。
從GnuTLS漏洞和這個漏洞出發，我認為我們應當做到下面三條：
花錢請人對像OpenSSL這樣的關鍵安全基礎設施進行安全審計； 為這些庫寫大量的單元測試和綜合測試； 開始在更安全的語言中編寫替代品。
考慮到使用C語言進行安全編程的困難性，我不認為還有什么其他的解決方案。我會試著做這些，你呢？
作者簡介：Sean是一位關于如何把事兒干好的軟件工程師。現在他在Squadron工作。Squadron是一個專為SaaS應用程序準備的配置與發布管理工具。
測試版本的結果以及檢測工具：
OpenSSL 1.0.1 through 1.0.1f (inclusive) are vulnerable OpenSSL 1.0.1g is NOT vulnerable OpenSSL 1.0.0 branch is NOT vulnerable OpenSSL 0.9.8 branch is NOT vulnerable
http://filippo.io/Heartbleed/
來自: http://drops.wooyun.org/papers/1381