SHA-256 的 Length extension attack

Hacker News 上看到「Breaking SHA256: length extension attacks in practice (」,在講不當使用 SHA-256 會導致 Length extension attack 類的安全漏洞,主要是因為 MD5SHA-1 以及 SHA-2 類的 hash function 最後生出 hash 值時會暴露出 hash function 的內部狀態而導致的問題。

這邊講的不當使用是指你沒有使用標準的 MAC,而是自己用字串組合實作造成的問題,通常是 S = H(secret || message) 這樣的形式,這邊的 || 是指字串相接。

拿 MD5 為例子,在維基百科上面可以看到 MD5 演算法對應的 pseudo code,最後輸出的部分可以看到是把 a0a1a2a3 這四個 32-bit variable 接起來,也就是把內部的狀態丟出來了:

// Process the message in successive 512-bit chunks:
for each 512-bit chunk of padded message do
    // ...

    // Add this chunk's hash to result so far:
    a0 := a0 + A
    b0 := b0 + B
    c0 := c0 + C
    d0 := d0 + D
end for

var char digest[16] := a0 append b0 append c0 append d0 // (Output is in little-endian)

於是你在可以反推 padding 的結構之後 (會需要知道 secret 的長度),就可以往後接東西繼續算下去,這就是被稱作 length extension attack。

本來只有 S = H(secret || message),你在不知道 secret 的情況下就可以疊字串到後面而且算出對應的 hash 值,變成 S' = H(secret || message || evildata)

維基百科給的例子也示範了怎麼「用」,這是原始的資料以及 server 端簽出來的 hash 值:

Original Data: count=10&lat=37.351&user_id=1&long=-119.827&waffle=eggo
Original Signature: 6d5f807e23db210bc254a28be2d6759a0f5f5d99

於是我們想要蓋 waffle 參數,就變成:

Desired New Data: count=10&lat=37.351&user_id=1&long=-119.827&waffle=eggo&waffle=liege

攻擊者則可以不斷的嘗試,去猜測 padding 的結構,把計算出來對應的 hash 值丟到 server 看反應,直到看到 200 OK 的回應:

New Data: count=10&lat=37.351&user_id=1&long=-119.827&waffle=eggo\x80\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x02\x28&waffle=liege
New Signature: 0e41270260895979317fff3898ab85668953aaa2

如同前面提到的,這是 hash function 在最後把內部狀態直接暴露出來造成的問題,在 MD5、SHA-1、SHA-2 (SHA-256、SHA-384、SHA-512) 都有類似的問題,而比較新的 hash function 在設計時就已經有考慮到了,不會出現這個問題,像是 SHA-3

另外一方面,不要自己發明演算法,使用標準的 MAC 演算法通常是比較好的選擇。這邊用的比較廣泛的應該就是 HMAC,超過 25 年了。

結論是 SHA-256 還是堪用,儘量拿現成的演算法套,不要自己搞。

NIST 更新了 SHA-1 的淘汰計畫

NISTSHA-1 的新的淘汰計畫出來了:「NIST Retires SHA-1 Cryptographic Algorithm」。

先前 NIST 在 2004 年時是計畫在 2010 年淘汰掉 SHA-1,在「NIST Brief Comments on Recent Cryptanalytic Attacks on Secure Hashing Functions and the Continued Security Provided by SHA-1」這邊可以看到當時的宣佈:

The results presented so far on SHA-1 do not call its security into question. However, due to advances in technology, NIST plans to phase out of SHA-1 in favor of the larger and stronger hash functions (SHA-224, SHA-256, SHA-384 and SHA-512) by 2010.

但看起來當時沒有強制性,所以事情就是一直拖一直延期,中間經過了 2017 年 GoogleCWI Amsterdam 展示的 SHA-1 collision:「Google 與 CWI Amsterdam 合作,找到 SHA-1 第一個 collision」。

以及 2020 年時的進展與分析,發現 chosen-prefix collision 已經是可行等級了:「SHA-1 的 chosen-prefix collision 低於 2^64 了...」。

然後 NIST 總算是想起來要更新 phase out 的計畫,現在最新的計畫是在 2030 年年底淘汰掉 SHA-1:

As today’s increasingly powerful computers are able to attack the algorithm, NIST is announcing that SHA-1 should be phased out by Dec. 31, 2030, in favor of the more secure SHA-2 and SHA-3 groups of algorithms.


“Modules that still use SHA-1 after 2030 will not be permitted for purchase by the federal government,” Celi said.

但 2030 年聽起來還是有點慢...

mosh 1.4.0 出版

去年的時候 mosh 的原作者 Keith Winstein 曾經提過沒有急迫的新版需求 (可以參考「很久沒出新版的 mosh...」這篇),不過剛剛翻資料的時候發現上個月月底出 1.4.0 了:「[mosh-users] mosh 1.4.0 released」,開頭也提到離上次 release 也已經五年了:

The Mosh team is pleased to announce the long-awaited 1.4.0 release. This is our first release in five years and marks ten years since Mosh 1.0.

在 New features 的部份沒有什麼特別的點,對我來說比較有「感覺」的應該是支援 true color 了,但用的情境好像也不算多:

Add true color support (Kang Jianbin)

另外是專案本身的改變,CI 的部份從 Travis CI 搬到 GitHub Actions 上:

Switch from Travis-CI to Github Actions (Wolfgang E. Sanyer, Alex Chernyakhovsky)


Amazon EC2 支援 NitroTPM 與 UEFI Secure Boot

也是在清 RSS reader 的時候翻到的公告,在兩個禮拜前 AWS 宣佈 Amazon EC2 支援 NitroTPMUEFI Secure Boot:「Amazon EC2 Now Supports NitroTPM and UEFI Secure Boot」。

NitroTPM 相容於 TPM 2.0 的界面,所以有支援 TPM 2.0 的軟體都可以利用 (像是 Windows 11):

Nitro Trusted Platform Module (NitroTPM) is a virtual device that is provided by the AWS Nitro System and conforms to the TPM 2.0 specification.

之前在研究 LUKS 的時候也有看到 TPM 相關的資料:

Linux Unified Key Setup (LUKS) or dm-verity on Linux are examples of OS-level applications that can leverage NitroTPM too.

然後支援的平台有些限制,只有 IntelAMD 的平台有支援,而且還要扣掉 Xen、Mac 以及 bare metal 的機種:

At the moment, we support all Intel and AMD instance types that supports UEFI boot mode. Graviton1, Graviton2, Xen-based, Mac, and bare-metal instances are not supported.

ARM 那邊有自己的一套,不太玩 TPM 大概可以理解,Xen 大概是不想支援 (停止開發新功能之類的原因),Mac 可能是 Apple 的硬體限制,最後的 bare metal 是因為沒辦法虛擬化?


There is no additional cost for using NitroTPM. It is available today in all AWS Regions, including the AWS GovCloud (US) Regions, except in China.

Linux 打算合併 /dev/random 與 /dev/urandom 遇到的問題

Hacker News 上看到「Problems emerge for a unified /dev/*random (」的,原文是「Problems emerge for a unified /dev/*random」(付費內容,但是可以透過 Hacker News 上的連結直接看)。

標題提到的兩個 device 的性質會需要一些背景知識,可以參考維基百科上面「/dev/random」這篇的說明,兩個都是 CSPRNG,主要的分別在於 /dev/urandom 通常不會 block:

The /dev/urandom device typically was never a blocking device, even if the pseudorandom number generator seed was not fully initialized with entropy since boot.

/dev/random 不保證不會 block,有可能會因為 entropy 不夠而卡住:

/dev/random typically blocked if there was less entropy available than requested; more recently (see below, different OS's differ) it usually blocks at startup until sufficient entropy has been gathered, then unblocks permanently.

然後順便講一下,因為這是 crypto 相關的設計修改,加上是 kernel level 的界面,安全性以及相容性都會是很在意的點,而 Hacker News 上的討論裡面很多是不太在意這些的,你會看到很多「很有趣」的想法在上面討論 XDDD

回到原來的文章,Jason A. Donenfeld (Linux kernel 裡 RNG maintainer 之一,不過近期比較知名的事情還是 WireGuard 的發明人) 最近不斷的在改善 Linux kernel 裡面這塊架構,這次打算直接拿 /dev/random 換掉 /dev/urandom:「Uniting the Linux random-number devices」。

不過換完後 Google 的 Guenter Roeck 就在抱怨在 QEMU 環境裡面炸掉了:

This patch (or a later version of it) made it into mainline and causes a large number of qemu boot test failures for various architectures (arm, m68k, microblaze, sparc32, xtensa are the ones I observed). Common denominator is that boot hangs at "Saving random seed:". A sample bisect log is attached. Reverting this patch fixes the problem.

他透過 git bisect 找到發生問題的 commit,另外從卡住的訊息也可以大概猜到在虛擬機下 entropy 不太夠。

另外從他們三個 (加上 Linus) 在 mailing list 上面討論的訊息可以看到不少交流:「Re: [PATCH v1] random: block in /dev/urandom」,包括嘗試「餵」entropy 進 /dev/urandom 的 code...


OpenSSH 的 scp 改用 SFTP 協定

在「By default, scp(1) now uses SFTP protocol」這邊看到的,OpenSSH 的 scp 改用 SFTP 協定了,原因也有附在文章裡:

SFTP offers more predictable filename handling and does not require expansion of glob(3) patterns via the shell on the remote side.

要注意這是 BC-break change,有些之前會動的 case 在改用 SFTP 後會爛掉,但這算是前進了一大步,scp 因為 spec 的關係很難維護安全性。

在「Deprecating scp」這邊也有提到相關的問題,另外也給出了一些範例。

Mac OS 7/8/9 上的 SSH client

Hacker News 首頁上看到「Ssheven: A modern SSH client for Mac OS 7-9 (」這個,為了 Mac OS 7/8/9 (PowerPC 平台) 實做 SSH client。

翻了一下程式碼,看起來是透過 libssh2 實做加解密的部份,依照 libssh2 的官網,支援的演算法雖然不是超級新,但看起來還算可以 (至少有目前還算安全的演算法可以用):

Hacker News 上有看到一些老機器跑出來玩 XD

tikwidd 8 hours ago

So far it's working well on my LC III (68030 with 36mb ram)!
I'm writing this comment from the LC III using w3m over ssh :)

Kaspersky Password Manager 的漏洞

Hacker News Daily 上看到「Kaspersky Password Manager: All your passwords are belong to us」這篇,講 Kaspersky Password Manager (KPM) 嚴重的安全漏洞,另外在 Hacker News 上的討論「Kaspersky Password Manager: All your passwords are belong to us (」也有提到一些有趣的東西。

標題的 All your passwords are belong to us 是出自「All your base are belong to us」這個梗的變形。

這包安全問題主要的原因是因為 KPM 沒有使用 CSPRNG,而且也沒有正確 seed,所以極為容易被猜出密碼本身。

KPM 的 Web 版使用了 Math.random(),在各家瀏覽器主要是用 xorshift128+ 實做 Math.random(),作者沒有針對這塊再花時間研究,但很明顯的 Math.random() 不是個 CSPRNG:

The underlying PRNG used by Chrome, Firefox and Safari for Math.random() is xorshift128+. It is very fast, but not suitable to generate cryptographic material. The security consequences in KPM has not been studied, but we advised Kaspersky to replace it with window.crypto.getRandomValues(), as recommended by the Mozilla documentation page previously mentioned.

Note: Math.random() does not provide cryptographically secure random numbers. Do not use them for anything related to security. Use the Web Crypto API instead, and more precisely the window.crypto.getRandomValues() method.

而桌機版則是用了 MT19937,理論上取得 624 bytes 的輸出後就可以重建整個 PRNG 的內部狀態 (於是就可以預測後續的 output),但這代表你要知道其他網站的密碼,這點其實有點困難。

但作者發現 KPM 在產生 MT19937 的 seed 只跟時間有關,超級容易被預測:

So the seed used to generate every password is the current system time, in seconds. It means every instance of Kaspersky Password Manager in the world will generate the exact same password at a given second.


The consequences are obviously bad: every password could be bruteforced. For example, there are 315619200 seconds between 2010 and 2021, so KPM could generate at most 315619200 passwords for a given charset. Bruteforcing them takes a few minutes.

Hacker News 上有不少陰謀論的討論,像是:

Getting some DUAL_EC prng vibes.

Insert Kaspersky owned by Russia intelligence conspiracy here...

另外 Kaspersky 跟俄羅斯軍方的關係也是很知名,這些東西大概要到十來年後才會知道...

Firefox 83 推出 HTTPS-Only Mode

MozillaFirefox 83 推出了 HTTPS-Only Mode:「Firefox 83 introduces HTTPS-Only Mode」。

就如同名稱的說明,這個模式只會允許 HTTPS 的連線,主要的設計方式是把「開 HTTP 連線」當作一種特殊權限,就像 notification 之類的權限一樣:

When you enable HTTPS-Only Mode:

  • Firefox attempts to establish fully secure connections to every website, and
  • Firefox asks for your permission before connecting to a website that doesn’t support secure connections.


開了以後如果想要連 HTTP 網站,就會遇到阻擋:

這個功能真的不賴,馬上想到 Tor BrowserTails 應該都會改用這個,畢竟 Tor 的 HTTP 出口常常被搞...

我自己類似的保護措施是把 HTTP 頁面執行 JavaScript 的能力全部關掉,像是這樣 (這邊是 Brave 瀏覽器,是個基於 Chromium 的 fork):

然後對於需要 JavaScript 的 HTTP 頁面,我是透過「Simple JavaScript Toggle」暫時授權。

這樣至少在無法確認 integrity 的情況下不會執行 js,減少可被攻擊的面積...

把 SSH Key 放進 Secure Enclave 裡保護

看到 Secretive 這個專案,是利用蘋果的 Secure Enclave 機制,把 SSH private key 放進去在裡面進行運算,避免 private key 檔案被惡意程式讀取就洩漏出去了。

從 Secure Enclave 的介紹頁面可以看到這個需要有 T1 或是 T2 晶片才有 Secure Enclave 功能:

Mac computers that contain the T1 chip or the Apple T2 Security Chip

而從 Apple Silicon 這邊可以看到 Apple T1 chip 是 2016 年後的機種引入的:

The Apple T1 chip is an ARMv7 SoC (derived from the processor in S2 SiP) from Apple driving the System Management Controller (SMC) and Touch ID sensor of the 2016 and 2017 MacBook Pro with Touch Bar.

然後對於沒有 Secure Enclave 的古董機,可以透過有支援 smart card 的硬體掛上去,像是 YubiKey

For Macs without Secure Enclaves, you can configure a Smart Card (such as a YubiKey) and use it for signing as well.

照著他講的建議去翻了「YubiKey Smart Card Deployment Guide」這邊的資料,看起來 YubiKey 在 4 系列之後就有產品支援 Smart Card 了,不過要注意純 U2F 的版本沒支援。