Первое, что приходит в голову при упоминании VPN, — это анонимность и защищенность передаваемых данных. Так ли это на самом деле? Давай разберемся.

Когда необходимо получить доступ к корпоративной сети, безопасно передать важную информацию по открытым каналам связи, скрыть свой трафик от бдительного взора провайдера, скрыть свое реальное местоположение при проведении каких-либо не совсем законных (или совсем не законных) действий, обычно прибегают к использованию VPN. Но стоит ли слепо полагаться на VPN, ставя на кон безопасность своих данных и собственную безопасность? Однозначно — нет. Почему? Давай разбираться.

WARNING

Вся информация предоставлена исключительно в ознакомительных целях. Ни редакция, ни автор не несут ответственности за любой возможный вред, причиненный материалами данной статьи.
 

VPN нам нужен!

Виртуальная частная сеть, или просто VPN, — обобщенное название технологий, позволяющих обеспечить одно или несколько сетевых соединений (логическую сеть) поверх другой сети, например интернета. Несмотря на то что коммуникации могут быть реализованы через публичные сети с неизвестным уровнем доверия, уровень доверия к построенной логической сети не зависит от уровня доверия к базовым сетям благодаря использованию средств криптографии (шифрования, аутентификации, инфраструктуры открытых ключей, средств для защиты от повторов и изменений передаваемых по логической сети сообщений). Как видишь, в теории все радужно и безоблачно, на практике же все несколько иначе. В этой статье мы рассмотрим два основных момента, которые обязательно нужно принимать во внимание, пользуясь VPN.

 

Утечка VPN-трафика

Первая проблема, связанная с виртуальными частными сетями, — это утечка трафика. То есть тот трафик, который должен быть передан через VPN-соединение в зашифрованном виде, попадает в сеть в открытом виде. Данный сценарий не является следствием ошибки в VPN-сервере или клиенте. Здесь все гораздо интереснее. Самый простой вариант — внезапный разрыв VPN-соединения. Ты решил просканировать хост или подсеть с помощью Nmap, запустил сканер, отошел на несколько минут от монитора, и тут VPN-соединение внезапно отвалилось. Но сканер при этом продолжает работать. И сканирование идет уже с твоего адреса. Вот такая неприятная ситуация. Но есть сценарии и интересней. Например, утечка VPN-трафика широко распространена в сетях (на хостах), поддерживающих обе версии протокола IP (так называемые dual-stacked сети/хосты).

Корень зла

Сосуществование двух протоколов — IPv4 и IPv6 — имеет множество интересных и тонких аспектов, которые могут приводить к неожиданным последствиям. Несмотря на то что шестая версия протокола IP не имеет обратной совместимости с четвертой версией, обе эти версии как бы «склеены» вместе системой доменных имен (DNS). Чтобы было понятней, о чем идет речь, давай рассмотрим простенький пример. Например, возьмем сайт (скажем, www.example.com), который имеет поддержку IPv4 и IPv6. Соответствующее ему доменное имя (www.example.com в нашем случае) будет содержать DNS-записи обоих типов: А и АААА. Каждая А-запись содержит один IPv4-адрес, а каждая АААА-запись содержит один IPv6-адрес. Причем для одного доменного имени может быть по несколько записей обоих типов. Таким образом, когда приложение, поддерживающее оба протокола, захочет взаимодействовать с сайтом, оно может запросить любой из доступных адресов. Предпочитаемое семейство адресов (IPv4 или IPv6) и конечный адрес, который будет использоваться приложением (учитывая, что их существует несколько для четвертой и шестой версий), будет отличаться от одной реализации протокола к другой.

Это сосуществование протоколов означает, что, когда клиент, поддерживающий оба стека, собирается взаимодействовать с другой системой, наличие А- и АААА-записей будет оказывать влияние на то, какой протокол будет использоваться для связи с этой системой.

VPN и двойной стек протоколов

Многие реализации VPN не поддерживают или, что еще хуже, полностью игнорируют протокол IPv6. При установке соединения программное обеспечение VPN берет на себя заботу по транспортировке IPv4-трафика — добавляет дефолтный маршрут для IPv4-пакетов, обеспечивая тем самым, чтобы весь IPv4-трафик отправлялся через VPN-соединение (вместо того чтобы он отправлялся в открытом виде через локальный роутер). Однако, если IPv6 не поддерживается (или полностью игнорируется), каждый пакет, в заголовке которого указан IPv6-адрес получателя, будет отправлен в открытом виде через локальный IPv6-роутер.

Основная причина проблемы кроется в том, что, хотя IPv4 и IPv6 — два разных протокола, несовместимых друг с другом, они тесно используются в системе доменных имен. Таким образом, для системы, поддерживающей оба стека протоколов, невозможно обеспечить безопасность соединения с другой системой, не обеспечив безопасность обоих протоколов (IPv6 и IPv4).

Легитимный сценарий утечки VPN-трафика

Рассмотрим хост, который поддерживает оба стека протоколов, использует VPN-клиент (работающий только с IPv4-трафиком) для подключения к VPN-серверу и подключен к dual-stacked сети. Если какому-то приложению на хосте нужно взаимодействовать с dual-stacked узлом, клиент обычно запрашивает и А-, и АААА-DNS-записи. Так как хост поддерживает оба протокола, а удаленный узел будет иметь оба типа DNS-записей (А и АААА), то одним из вероятных вариантов развития событий будет использование для связи между ними IPv6-протокола. А так как VPN-клиент не поддерживает шестую версию протокола, то IPv6-трафик не будет отправляться через VPN-соединение, а будет отправляться в открытом виде через локальную сеть.

Такой вариант развития событий подвергает угрозе передаваемые в открытом виде ценные данные, в то время как мы думаем, что они безопасно передаются через VPN-соединение. В данном конкретном случае утечка VPN-трафика является побочным эффектом использования ПО, не поддерживающего IPv6, в сети (и на хосте), поддерживающей(ем) оба протокола.

Преднамеренно вызываем утечку VPN-трафика

Атакующий может преднамеренно вызвать подключение по протоколу IPv6 на компьютере жертвы, посылая поддельные ICMPv6 Router Advertisement сообщения. Подобные пакеты можно рассылать при помощи таких утилит, как rtadvd, SI6 Networks’ IPv6 Toolkit или THC-IPv6. Как только соединение по протоколу IPv6 установлено, «общение» с системой, поддерживающей оба стека протоколов, может вылиться, как рассмотрено выше, в утечку VPN-трафика.

И хотя данная атака может быть достаточно плодотворной (из-за растущего числа сайтов, поддерживающих IPv6), она приведет к утечке трафика, только когда получатель поддерживает обе версии протокола IP. Однако для злоумышленника не составит труда вызвать утечки трафика и для любого получателя (dual-stacked или нет). Рассылая поддельные Router Advertisement сообщения, содержащие соответствующую RDNSS-опцию, атакующий может прикинуться локальным рекурсивным DNS-сервером, затем провести DNS-спуфинг, чтобы осуществить атаку man-in-the-middle и перехватить соответствующий трафик. Как и в предыдущем случае, такие инструменты, как SI6-Toolkit и THC-IPv6, могут легко провернуть такой трюк.

Полезные советы

Совсем не дело, если трафик, не предназначенный для чужих глаз, попадет в открытом виде в сеть. Как же обезопаситься в таких ситуациях? Вот несколько полезных рецептов:

  1. Если VPN-клиент сконфигурирован таким образом, чтобы отправлять весь IPv4-трафик через VPN-соединение, то:
  • если IPv6 VPN-клиентом не поддерживается — отключить поддержку шестой версии протокола IP на всех сетевых интерфейсах. Таким образом, у приложений, запущенных на компьютере, не будет другого выбора, как использовать IPv4;
  • если IPv6 поддерживается — убедиться, что весь IPv6-трафик также отправляется через VPN.
  1. Чтобы избежать утечки трафика, в случае если VPN-соединение внезапно отвалится и все пакеты будут отправляться через default gateway, можно:
  2. принудительно заставить весь трафик идти через VPN
    route delete 0.0.0.0 192.168.1.1 // удаляем default gateway
    route add 83.170.76.128 mask 255.255.255.255 192.168.1.1 metric 1
  • воспользоваться утилитой VPNetMon, которая отслеживает состояние VPN-соединения и, как только оно пропадает, мгновенно завершает указанные пользователем приложения (например, торрент-клиенты, веб-браузеры, сканеры);
  • или утилитой VPNCheck, которая в зависимости от выбора пользователя может либо полностью отключить сетевую карту, либо просто завершить указанные приложения.
  1. Проверить, уязвима ли твоя машина к утечке DNS-трафика, можно на сайте, после чего применить советы, как пофиксить утечку, описанные тут.
Утечка DNS-трафика
Утечка DNS-трафика
 

Расшифровка VPN-трафика

Даже если ты все настроил правильно и твой VPN-трафик не утекает в сеть в открытом виде — это еще не повод расслабляться. Все дело в том, что если кто-то перехватит зашифрованные данные, передаваемые через VPN-соединение, то он сможет их расшифровать. Причем на это никак не влияет, сложный у тебя пароль или простой. Если ты используешь VPN-соединение на базе протокола PPTP, то со стопроцентной уверенностью можно сказать, что весь перехваченный зашифрованный трафик можно расшифровать.

Ахиллесова пята

При VPN-соединениях на базе протокола PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) аутентификация пользователей проводится по протоколу MS-CHAPv2, разработанному компанией Microsoft. Несмотря на то что MS-CHAPv2 устарел и очень часто становится предметом критики, его продолжают активно использовать. Чтобы окончательно отправить его на свалку истории, за дело взялся известный исследователь Мокси Марлинспайк, который на двадцатой конференции DEF CON отчитался, что поставленная цель достигнута — протокол взломан. Надо сказать, что безопасностью этого протокола озадачивались и ранее, но столь долгое использование MS-CHAPv2, возможно, связано с тем, что многие исследователи концентрировались только на его уязвимости к атакам по словарю. Ограниченность исследований и широкое число поддерживаемых клиентов, встроенная поддержка операционными системами — все это обеспечило протоколу MS-CHAPv2 широкое распространение. Для нас же проблема кроется в том, что MS-CHAPv2 применяется в протоколе PPTP, который используется многими VPN-сервисами (например, такими крупными, как анонимный VPN-сервис IPredator и The Pirate Bay’s VPN).

Если обратиться к истории, то уже в 1999 году в своем исследовании протокола PPTP Брюс Шнайер указал, что «Microsoft улучшил PPTP, исправив основные изъяны безопасности. Однако фундаментальная слабость аутентификации и шифрования протокола в том, что он безопасен настолько, насколько безопасен выбранный пользователем пароль». Это почему-то заставило провайдеров поверить, что ничего страшного в PPTP нет и если требовать от пользователя придумывать сложные пароли, то передаваемые данные будут в безопасности. Сервис Riseup.net настолько проникся этой идеей, что решил самостоятельно генерировать для пользователей пароли длиной в 21 символ, не давая им возможности установить свои. Но даже такая жесткая мера не спасает от расшифровки трафика. Чтобы понять почему, давай поближе познакомимся с протоколом MS-CHAPv2 и посмотрим, как же Мокси Марлинспайк сумел его взломать.

Протокол MS-CHAPv2

Как уже было сказано, MSCHAPv2 применяется для аутентификации пользователей. Происходит она в несколько этапов:

  • клиент посылает запрос на аутентификацию серверу, открыто передавая свой login;
  • сервер возвращает клиенту 16-байтовый случайный отклик (Authenticator Challenge);
  • клиент генерирует 16-байтовый PAC (Peer Authenticator Challenge — равный отклик аутентификации);
  • клиент объединяет PAC, отклик сервера и свое user name в одну строку;
  • с полученной строки снимается 8-байтовый хеш по алгоритму SHA-1 и посылается серверу;
  • сервер извлекает из своей базы хеш данного клиента и расшифровывает его ответ;
  • если результат расшифровки совпадет с исходным откликом, все ОK, и наоборот;
  • впоследствии сервер берет PAC клиента и на основе хеша генерирует 20-байтовый AR (Authenticator Response — аутентификационный ответ), передавая его клиенту;
  • клиент проделывает ту же самую операцию и сравнивает полученный AR с ответом сервера;
  • если все совпадает, клиент аутентифицируется сервером. На рисунке представлена наглядная схема работы протокола.
Схема работы протокола MS-CHAPv2
Схема работы протокола MS-CHAPv2

На первый взгляд протокол кажется излишне сложным — куча хешей, шифрование, случайные challenge. На самом деле все не так уж и сложно. Если присмотреться внимательней, то можно заметить, что во всем протоколе остается неизвестной только одна вещь — MD4-хеш пароля пользователя, на основании которого строятся три DES-ключа. Остальные же параметры либо передаются в открытом виде, либо могут быть получены из того, что передается в открытом виде.

Известные(зеленые) и неизвестные(красные) данные
Известные(зеленые) и неизвестные(красные) данные

Так как почти все параметры известны, то мы можем их не рассматривать, а остановить свое пристальное внимание на том, что неизвестно, и выяснить, что это нам дает.

Слабое место протокола MS-CHAPv2
Слабое место протокола MS-CHAPv2

Итак, что мы имеем: неизвестный пароль, неизвестный MD4-хеш этого пароля, известный открытый текст и известный шифртекст. При более детальном рассмотрении можно заметить, что пароль пользователя нам не важен, а важен его хеш, так как на сервере проверяется именно он. Таким образом, для успешной аутентификации от имени пользователя, а также для расшифровки его трафика нам необходимо знать всего лишь хеш его пароля.

Имея на руках перехваченный трафик, можно попробовать его расшифровать. Есть несколько инструментов (например, asleap), которые позволяют подобрать пароль пользователя через атаку по словарю. Недостаток этих инструментов в том, что они не дают стопроцентной гарантии результата, а успех напрямую зависит от выбранного словаря. Подбирать же пароль простым брутфорсом тоже не очень эффективно — например, в случае с PPTP VPN сервисом riseup.net, который принудительно устанавливает пароли длиной в 21 символ, придется перебирать 96 вариантов символа для каждого из 21 символов. Это в результате дает 96^21 вариантов, что чуть больше, чем 2^138. Иными словами, надо подобрать 138-битный ключ. В ситуации же, когда длина пароля неизвестна, имеет смысл подбирать MD4-хеш пароля. Учитывая, что его длина равна 128 бит, получаем 2^128 вариантов — на данный момент это просто нереально вычислить.

Разделяй и властвуй

MD4-хеш пароля используется в качестве входных данных для трех DES-операций. DES-ключи имеют длину 7 байт, так что каждая DES-операция использует 7-байтовый фрагмент MD4-хеша. Все это оставляет возможность для классической атаки divide and conquer. Вместо того чтобы полностью брутить MD4-хеш (а это, как ты помнишь, 2^128 вариантов), мы можем подбирать его по частям в 7 байт. Так как используются три DES-операции и каждая DES-операция абсолютно независима от других, это дает общую сложность подбора, равную 2^56 + 2^56 + 2^56, или 2^57.59. Это уже значительно лучше, чем 2^138 и 2^128, но все еще слишком большое число вариантов. Хотя, как ты мог заметить, в эти вычисления закралась ошибка. В алгоритме используются три DES-ключа, каждый размером в 7 байт, то есть всего 21 байт. Эти ключи берутся из MD4-хеша пароля, длина которого всего 16 байт.

Три DES-ключа по 7 байт
Три DES-ключа по 7 байт

То есть не хватает 5 байт для построения третьего DES-ключа. В Microsoft решили эту задачу просто, тупо заполнив недостающие байты нулями и фактически сведя эффективность третьего ключа к двум байтам.

Для трех ключей по 7 байт используется 16-ти байтный хеш
Для трех ключей по 7 байт используется 16-ти байтный хеш
Не хвает 5 байт для третьего DES-ключа
Не хвает 5 байт для третьего DES-ключа

Так как третий ключ имеет эффективную длину всего лишь два байта, то есть 2^16 вариантов, его подбор занимает считаные секунды, доказывая эффективность атаки divide and conquer. Итак, можно считать, что последние два байта хеша известны, остается подобрать оставшиеся 14. Также разделив их на две части по 7 байт, имеем общее число вариантов для перебора, равное 2^56 + 2^56 = 2^57. Все еще слишком много, но уже значительно лучше. Обрати внимание, что оставшиеся DES-операции шифруют один и тот же текст, только при помощи разных ключей. Можно записать алгоритм перебора следующим образом:

Метод решения задачи «в лоб»
Метод решения задачи «в лоб»

Но так как текст шифруется один и тот же, то правильнее сделать вот так:

Оптимизированный код
Оптимизированный код

То есть получается 2^56 вариантов ключей для перебора. А это значит, что безопасность MS-CHAPv2 может быть сведена к стойкости одного DES-шифрования.

Взлом DES

Теперь, когда диапазон подбора ключа известен, для успешного завершения атаки дело остается только за вычислительными мощностями. В 1998 году Electronic Frontier Foundation построила машину Deep Crack, которая стоила 250 тысяч долларов и позволяла взламывать DES-ключ в среднем за четыре с половиной дня. В настоящее время Pico Computing, специализирующаяся на построении FPGA-оборудования для криптографических приложений, построила FPGA-устройство (DES cracking box), которое реализует DES как конвейер с одной DES-операцией на каждый тактовый цикл. Обладая 40 ядрами по 450 МГц, оно позволяет перебирать 18 миллиардов ключей в секунду. Обладая такой скоростью перебора, DES cracking box в худшем случае взламывает ключ DES за 23 часа, а в среднем за полдня. Данная чудо-машина доступна через коммерческий веб-сервис loudcracker.com. Так что теперь можно взломать любой MS-CHAPv2 handshake меньше, чем за день. А имея на руках хеш пароля, можно аутентифицироваться от имени этого пользователя на VPN-сервисе или просто расшифровывать его трафик.

Для автоматизации работы с сервисом и обработки перехваченного трафика Мокси выложил в открытый доступ утилиту chapcrack. Она парсит перехваченный сетевой трафик, ища MS-CHAPv2 handshake’и. Для каждого найденного «рукопожатия» она выводит имя пользователя, известный открытый текст, два известных шифртекста и взламывает третий DES-ключ. Кроме этого, она генерирует токен для CloudCracker, в котором закодированы три параметра, необходимые, чтобы сервис взломал оставшиеся ключи.

 

CloudCracker & Chapcrack

На случай, если тебе понадобится взломать DES-ключи из перехваченного пользовательского трафика, приведу небольшую пошаговую инструкцию.

  1. Скачиваем библиотеку Passlib, реализующую более 30 различных алгоритмов хеширования для языка Python, распаковываем и устанавливаем:
    python setup.py install
  2. Устанавливаем python-m2crypto — обертку OpenSSL для Python:
    sudo apt-get install python-m2crypto
  3. Скачиваем саму утилиту chapcrack, распаковываем и устанавливаем:
    python setup.py install
  4. Chapcrack установлена, можно приступать к парсингу перехваченного трафика. Утилита принимает на вход cap-файл, ищет в нем MS-CHAPv2 handshake’и, из которых извлекает необходимую для взлома информацию.
    chapcrack parse -i tests/pptp
  5. Из выводимых утилитой chapcrack данных копируем значение строки CloudCracker Submission и сохраняем в файл (например, output.txt)
  6. Идем на cloudcracker.com, на панели «Start Cracking» выбираем File Type, равный «MS-CHAPv2 (PPTP/WPA-E)», выбираем предварительно подготовленный на предыдущем шаге файл output.txt, нажимаем Next -> Next и указываем свой e-mail, на который придет сообщение по окончании взлома.

К небольшому сожалению, сервис CloudCracker платный. К счастью, за взлом ключиков придется отдать не так уж много — всего 20 баксов.

Что делать?

Хоть Microsoft и пишет на своем сайте, что на данный момент не располагает сведениями об активных атаках с использованием chapcrack, а также о последствиях таких атак для пользовательских систем, но это еще не значит, что все в порядке. Мокси рекомендует всем пользователям и провайдерам PPTP VPN решений начинать миграцию на другой VPN-протокол. А PPTP-трафик считать незашифрованным. Как видишь, налицо еще одна ситуация, когда VPN может нас серьезно подвести.

Пример работы приложения chapcrack
Пример работы приложения chapcrack
 

Заключение

Так сложилось, что VPN ассоциируется с анонимностью и безопасностью. Люди прибегают к использованию VPN, когда хотят скрыть свой трафик от бдительных глаз провайдера, подменить свое реальное географическое положение и так далее. На деле получается, что трафик может «протечь» в сеть в открытом виде, а если и не в открытом, то зашифрованный трафик могут достаточно быстро расшифровать. Все это еще раз напоминает, что нельзя слепо полагаться на громкие обещания полной безопасности и анонимности. Как говорится, доверяй, но проверяй. Так что будь начеку и следи за тем, чтобы твое VPN-соединение было по-настоящему безопасным и анонимным.

 

Оставить мнение

Check Also

Конкурс хаков: пишем на PowerShell скрипт, который уведомляет о днях рождения пользователей Active Directory

В компаниях часто встречается задача уведомлять сотрудников о приближающихся днях рождения…