以太坊UDP流量放大反射DDOS漏洞

安全客  2019-02-14  以太坊/以太坊(Ethereum)栏目  

  

漏洞影响

  该漏洞表面上是一个放大5倍udp反射DDOS漏洞,但其对ETH的P2P网络的影响是非常大的,但是这个漏洞有很大的两个副作用,一个是ETH的发现节点池会不断的被堆满,导致正常节点无法加入,二是可屏蔽被攻击节点无法探索到任意子网的节点。

漏洞分析

  先让我们来看看ETH P2P发现协议的文档,在https://github.com/ethereum/devp2p/blob/master/discv4.md这篇ETH P2P发现协议文档里是有对udp反射DDOS做防御的。

  Pong Packet (0x02)
packet-data = [to, ping-hash, expiration]
Pong is the reply to ping.ping-hash should be equal to hash of the corresponding ping packet. Implementations should ignore unsolicited pong packets that do not cONTain the hash of the most recent ping packet.

  其方法就是通过签名PIng包并且让对方主机回复的Pong包要带上之前Ping包的hash才可以通过校验。这个从设计上来说是没什么问题的,然而go-ethereum在实现该协议的时候出了问题。

  让我们来看看go-ethereum是怎么实现该协议的,在https://github.com/ethereum/go-ethereum/blob/master/p2p/discover/udp.go#L618

func (req *ping) handle(t *udp, from *net.UDPAddr, fromKey encPubkey, mac []byte) error {    if expired(req.Expiration) {        return errExpired    }    key, err := decodePubkey(fromKey)    if err != nil {        return fmt.Errorf("invalid public key: %v", err)    }    //收到ping包后马上回复pong包    t.send(from, pongPacket, &pong{        To:         makeEndpoint(from, req.From.TCP),        ReplyTok:   mac,        Expiration: uint64(time.Now().Add(expiration).Unix()),    })    n := wrapNode(enode.NewV4(key, from.IP, int(req.From.TCP), from.Port))    t.handleReply(n.ID(), pingPacket, req)    //如果没通过pong校验则发送一个ping包进行pong校验,如果通过pong校验则加入发现节点池    if time.Since(t.db.LastPongReceived(n.ID())) > bondExpiration {        t.sendPing(n.ID(), from, func() { t.tab.addThroughPing(n) })    } else {        t.tab.addThroughPing(n)    }    t.localNode.UDPEndpointStatement(from, &net.UDPAddr{IP: req.To.IP, Port: int(req.To.UDP)})    t.db.UpdatELAstPingReceived(n.ID(), time.Now())    return nil }

  由于我们是第一次连接,所以要进行pong校验,我们来看看go-ethereum是怎么实现协议中的pong校验的,在https://github.com/ethereum/go-ethereum/blob/master/p2p/discover/udp.go#L645

func (req *pong) handle(t *udp, from *net.UDPAddr, fromKey encPubkey, mac []byte) error {    if expired(req.Expiration) {        return errExpired    }    fromID := fromKey.id()    //开始处理pong,如果没有请求过pong,就返回错误    if !t.handleReply(fromID, pongPacket, req) {        return errUnsolicitedReply    }    t.localNode.UDPEndpointStatement(from, &net.UDPAddr{IP: req.To.IP, Port: int(req.To.UDP)})    //刷新pong时间,通过pong校验    t.db.UpdateLastPongReceived(fromID, time.Now())    return nil }

  可见只要通过t.handleReply的校验我们就可以刷新pong时间通过校验了,让我们来看看t.handleReply 是怎么处理的https://github.com/ethereum/go-ethereum/blob/master/p2p/discover/udp.go#L369

func (t *udp) handleReply(from enode.ID, ptype byte, req packet) bool {    matched := make(chan bool, 1)    select {    //放入GOTreply等待返回matched    case t.gotreply <- reply{from, ptype, req, matched}:        // loop will handle it        return <-matched    case <-t.closing:        return false    } }

  我们继续往下追

case r := <-t.gotreply:            var matched bool            for el := plist.Front(); el != nil; el = el.Next() {                p := el.Value.(*pending)                if p.from == r.from && p.ptype == r.ptype {                    //是否有拉取过请求,有则matched为TRUE                    matched = true                    // Remove the matcher if its callback indicates                    // that all replies have been received. This is                    // required for packet types that expect multiple                    // reply packets.                    //对应的callback校验,然而就算p.callback返回为false,matched也为true                    if p.callback(r.data) {                        p.errc <- nil                        plist.Remove(el)                    }                    // Reset the continuous timeout counter (time drift detection)                    contTimeouts = 0                }            }            r.matched <- matched

  这里基本能看出问题了,p.callback返回了false,只要不抛出错误,matched还是true,校验就算通过了,我们再来看看pong校验的callback是怎么处理的https://github.com/ethereum/go-ethereum/blob/master/p2p/discover/udp.go#L294

func (t *udp) sendPing(toid enode.ID, toaddr *net.UDPAddr, callback func()) <-chan error {    req := &ping{        Version:    4,        From:       t.ourEndpoint(),        To:         makeEndpoint(toaddr, 0), // TODO: maybe use known TCP port from DB        Expiration: uint64(time.Now().Add(expiration).Unix()),    }    packet, hash, err := encodePacket(t.priv, pingPacket, req)    if err != nil {        errc := make(chan error, 1)        errc <- err        return errc    }    //这里就是pong校验的callback,可见就算没通过校验也只是返回了false    errc := t.pending(toid, pongPacket, func(p interface{}) bool {        ok := bytes.Equal(p.(*pong).ReplyTok, hash)        if ok && callback != nil {            callback()        }        return ok    })    t.localNode.UDPContact(toaddr)    t.write(toaddr, req.name(), packet)    return errc }

  所有,实际上go-ethereum并没有很好的实现pong校验,导致协议设计的防御机制彻底失效。

漏洞利用

伪造udp源地址

构造ping包发送到geth的p2p发现协议UDP端口,拉取pong请求

构造pong包发送到geth的p2p发现协议UDP端口,hash留空即可

然后再发送findnode包即可发射5倍以上udp流量

  由于官方还未修补该漏洞,所以暂时不公布POC

漏洞演示

下面用go-ETH最新版1.8.21来演示

成功将UDP流量放大5倍反射到1.1.6.7

单个虚拟机测试,CPU占用率轻松达到50%

屏蔽受害节点无法发现指定网段节点:

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作者:安全客
来源:安全客

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