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哈希碰撞Hash Collision

 
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转自:哈希碰撞相关

哈希碰撞Hash Collision DoS(Hash碰撞的拒绝式服务攻击),有恶意的人会通过这个安全弱点会让你的服务器运行巨慢无比。这个安全弱点利用了各语言的Hash算法的“非随机性”可以制造出N多hash运算前value不一样,但是hash运算后值一样数据,然后让你的Hash表成为一张单向链表,而导致你的整个网站或是程序的运行性能以级数下降(可以很轻松的让你的CPU升到100%)。

目前,这个问题出现于Java, JRuby, PHP, Python, Rubinius, Ruby这些语言中,主要:
  Java, 所有版本
  JRuby <= 1.6.5 (目前fix在 1.6.5.1)
  PHP <= 5.3.8, <= 5.4.0RC3 (目前fix在 5.3.9, 5.4.0RC4)
  Python, all versions
  Rubinius, all versions
  Ruby <= 1.8.7-p356 (目前fix在 1.8.7-p357, 1.9.x)
  Apache Geronimo, 所有版本
  Apache Tomcat <= 5.5.34, <= 6.0.34, <= 7.0.22 (目前fix在 5.5.35, 6.0.35, 7.0.23,增加maxParameterCount限制单个request的参数个数!默认值10000)
  Oracle Glassfish <= 3.1.1 (目前fix在mainline)
  Jetty, 所有版本
  Plone, 所有版本
  Rack <= 1.3.5, <= 1.2.4, <= 1.1.2 (目前fix 在 1.4.0, 1.3.6, 1.2.5, 1.1.3)
  V8 JavaScript Engine, 所有版本
  ASP.NET 没有打MS11-100补丁
注意,Perl没有这个问题,因为Perl在N年前就fix了这个问题了。关于这个列表的更新,请参看oCERT的2011-003报告,比较坑爹的是,这个问题早在2003 年就在论文《通过算法复杂性进行拒绝式服务攻击》中被报告了,但是好像没有引起注意,尤其是Java。

Hash碰撞攻击解释
  你可以会觉得这个问题没有什么大不了的,因为黑客是看不到hash算法的,如果你这么认为,那么你就错了,这说明对Web编程的了解还不足够底层。
  无论你用JSP,PHP,Python,Ruby来写后台网页的时候,在处理HTTP POST数据的时候,你的后台程序可以很容易地以访问表单字段名来访问表单值,就像下面这段程序一样:
  $usrname = $_POST [ 'username' ];
  $passwd = $_POST [ 'password' ];


  这是怎么实现的呢?这后面的东西就是Hash Map啊,所以,我可以给你后台提交一个有10K字段的表单,这些字段名都被我精心地设计过,他们全是Hash Collision ,于是你的Web Server或语言处理这个表单的时候,就会建造这个hash map,于是在每插入一个表单字段的时候,都会先遍历一遍你所有已插入的字段,于是你的服务器的CPU一下就100%了,你会觉得这10K没什么,那么我 就发很多个的请求,你的服务器一下就不行了。
  
举个例子,你可能更容易理解:
  如果你有n个值—— v1, v2, v3, … vn,把他们放到hash表中应该是足够散列的,这样性能才高:
  0 -> v2
  1 -> v4
  2 -> v1
  …
  …
  n -> v(x)

  但是,这个攻击可以让我造出N个值—— dos1, dos2, …., dosn,他们的hash key都是一样的(也就是Hash Collision),导致你的hash表成了下面这个样子:
  0 – > dos1 -> dos2 -> dos3 -> …. ->dosn
  1 -> null
  2 -> null
  …
  …
  n -> null

  于是,单向链接就这样出现了。这样一来,O(1)的搜索算法复杂度就成了O(n),而插入N个数据的算法复杂度就成了O(n^2),你想想这是什么样的性能。

Hash Collision DoS 详解:Application vulnerability due to Non Random Hash Functions
  首先,这些语言使用的Hash算法都是“非随机的”,如下所示,这个是Java和Oracle使用的Hash函数:
  static int hash( int h){
  h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
  return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
  }
  所谓“非随机的” Hash算法,就可以猜。比如:
  1)在Java里, Aa和BB这两个字符串的hash code(或hash key) 是一样的,也就是Collision 。
  2)于是,我们就可以通过这两个种子生成更多的拥有同一个hash key的字符串。如:”AaAa”, “AaBB”, “BBAa”, “BBBB”。这是第一次迭代。其实就是一个排列组合,写个程序就搞定了。
  3)然后,我们可以用这4个长度的字符串,构造8个长度的字符串,如下所示:
  "AaAaAaAa", "AaAaBBBB", "AaAaAaBB", "AaAaBBAa",
  "BBBBAaAa", "BBBBBBBB", "BBBBAaBB", "BBBBBBAa",
  "AaBBAaAa", "AaBBBBBB", "AaBBAaBB", "AaBBBBAa",
  "BBAaAaAa", "BBAaBBBB", "BBAaAaBB", "BBAaBBAa",
  4)同理,我们就可以生成16个长度的,以及256个长度的字符串,总之,很容易生成N多的这样的值。
  在攻击时,我只需要把这些数据做成一个HTTP POST 表单,然后写一个无限循环的程序,不停地提交这个表单。你用你的浏览器就可以了。当然,如果做得更精妙一点的话,把你的这个表单做成一个跨站脚本,然后找 一些网站的跨站漏洞,放上去,于是能过SNS的力量就可以找到N多个用户来帮你从不同的IP来攻击某服务器

  防守
要防守这样的攻击,有下面几个招:
打补丁,把hash算法改了。
限制POST的参数个数,限制POST的请求长度。
限制POST请求的大小
最好还有防火墙检测异常的请求。
不过,对于更底层的或是其它形式的攻击,可能就有点麻烦了。
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