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OpenSSL Heartbleed 漏洞分析与研究3600字
OpenSSL Heartbleed 漏洞分析与研究3600字 1 引言 2014年4月8日，XP宣布正式停止服务的日子，也是OpenSSL爆出大漏洞的日 子，这个漏洞被称为Heartbleed或“心脏出血”漏洞。OpenSSL漏洞是本年度爆 出最严重的安全漏洞，其涉及范围也非常广泛，利用该漏洞，黑客坐在自己家里 电脑前就可以实时获取到很多以https开头网址的用户登录账号密码，包括大批 网银、知名购物网站、电子邮件等。因此非常有必要对OpenSSL爆出的安全漏洞 进行分析与研究，并提出相应防范对策。2 SSL 及 OpenSSL SSL安全套接层协议（Secure Socket Layer），用以保障在Internet上数据 传输之安全，利用数据加密技术，可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取 及窃听。SSL协议位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通讯提供安全 支持。SSL协议可分为两层：
SSL记录协议（SSL Record Protocol）：它建立在 可靠的传输协议（如TCP）之上，为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本 功能的支持。
SSL握手协议（SSL Handshake Protocol）：它建立在SSL记录协 议之上，用于在实际的数据传输开始前，通讯双方进行身份认证、协商加密算法、 交换加密密钥等。
OpenSSL是一套开放源代码的软件库包，实现了SSL与TLS（ Transport Layer Security）协议。其主要库是以C语言所写成，实作了基本的加密功能。OpenSSL 可以运行在绝大多数类Unix操作系统上，OpenVMS与 Microsoft Windows。
OpenSSL整个软件包大概可以分成三个主要的功能部分：SSL协议库、应用程 序以及密码算法库。OpenSSL 支持一些不同的密码算法，包括对称密码算法，如 AES，DES，IEDA，RC2 等；
非对称密码算法，如 RSA，DSA 等；
信息摘要算法， 如 MD5，MD4，SHA-1，MDC-2 等。
3 Heartbleed 漏洞分析 3.1 Heartbleed攻击原理2014年4月7日OpenSSL发布了安全公告，在OpenSSL1.0.1版本中存在严重漏 洞（CVE-2014-0160）。OpenSSL Heartbleed模块存在一个BUG，问题存在于 ssl/dl_both.c文件中的心跳部分，当攻击者构造一个特殊的数据包，满足用户 心跳包中无法提供足够多的数据会导致memcpy函数把SSLv3记录之后的数据直接 输出，该漏洞导致攻击者可以远程读取存在漏洞版本的OpenSSL服务器内存中多 达64K的数据，这段内存数据可能包含证书私钥、用户名与密码、聊天信息、电 子邮件、重要的商业文档、通信等数据。
TLS Heartbeat 项目源代码提交工作是在 2011 年 12月 31 日星期六午夜 期间耗时 61 分钟完成的，因此该漏洞已经存在两年之久，三分之二的活跃网站 均在使用这种存在缺陷的加密协议。目前，中国国家信息安全漏洞共享平台 （CNVD） 对该漏洞的评级为“高危”。
3.2 Heartbleed 漏洞分析 TLS 位于传输层和应用层之间，提供数据安全加密。TLS 心跳指的是用户向 服务器发送数据包，服务器返回一个相同的数据包以确定彼此在线，以支持持续 通信功能。用户向服务器发送的心跳数据中用两个字节表明有效负载数据长度， 而服务器端 OpenSSL 将根据这个有效负载长度构造一个新的数据包送给对端。
这一漏洞藏身于OpenSSL的TLS Heartbeat扩展当中：这是一项持续作用型功 能，其中一个连接端会向另一端发送任意数据的有效负载，对方则发回对应数据 的精确副本以确保传输过程一切正常。根据官方提供的标准说明，Heartbeat信 息在C语言中表现为以下形式：
struct {HeartbeatMessageType type；
uint16 payload_length；
opaque payload[HeartbeatMessage.payload _length]；
opaque padding[padding_length]；
} HeartbeatMessage；
这条HeartbeatMessage通过SSL3_RECORD结构——一种SSL/TLS通信基础构建块——进行传输。SSL3_RECORD中的关键性字段如下所示，其中length代表接 收到的HeartbeatMessage内容为多少字节、data则为指向该HeartbeatMessage 的指针。
typedef struct ssl3_record_st {int type；
unsigned int length；
unsigned int off；
unsigned char * data；
unsigned char * input；
unsigned char * comp；
unsigned long epoch；
unsigned char seq_num[8]；
} SSL3_RECORD 更明确地进行解释，SSL3记录中的data指向接收到的HeartbeatMessage的起 始位置，而length代表接收到的HeartbeatMessage的字节数量。与此同时， HeartbeatMessage中的payload length代表被发回的随意有效负载的字节数量。
发出HeartbeatMessage的一方对payload length拥有控制权，不过正如我们 所看到，SSL3_RECORD中的length字段并没有经过验证，而这一状况就成了攻击 者实现内存溢出绝佳机会。
4 Heartbleed 漏洞检测与防范 4.1 Heartbleed 漏洞检测方法 目前一些网站已经推出了测试，检测给定的网站上是否存在心脏出血漏洞， 这里做简要整理。
（1） 可以直接利用在线工具检测 https 站点是否存在此漏洞，这种方法 快捷、准确，如360提供的在线检测网址为http：//wangzhan.360.cn/heartbleed。。
（2） 通过相应命令查看提供加密服务的 OpenSSL 版本是否在受影响的版 本范围，主要影响版本 OpenSSL 1.0.1到 OpenSSL 1.0.1f 以及 OpenSSL 1.0.2Beta1。
4.2 Heartbleed 漏洞防范方法 鉴于本漏洞的严重程度，如果确定本漏洞存在，暂停服务进行修补是一种较 好的应对策略。具体修补方式为：OpenSSL版本升级到最新的1.0.1g，重新生成 你的私钥，并请求和替换SSL的证书。
5 结束语 Heartbleed漏洞严重性远比想象的严重，而这次漏洞危机的其突发性和危害 性也给国内信息安全领域的企业和专家上了重要的一课，同样也希望这次危机能 加速推动我国信息安全领域相关科研水平提升和相关安全产品研发。
[1] 潘强， 郭毅， 刘志军. 基于SSL技术实现网络通信双向加密[J]. 信息 安全与技术 2012.08. [2] 美国国家标准与技术所. 国家漏洞数据库[EB/OL]. http：
//web.nvd.nist.gov/view/vuln/detail？vulnId=CVE-2014-0160. [3] 中国国家信息安全漏洞共享平台 [EB/OL]. http：
//www.cnvd.org.cn/flaw/show/CNVD-2014-02175. [4] SEGGELMANN R，TUEXEN M. Transport Layer Security（ TLS） and Datagram Transport Layer Security （ DTLS）Heartbeat Extension[EB / OL]. IETF RFC 6520. （ 2012-02-08） [2014-05-09]https：
/ / tools. ietf. org / html / rfc6520. [5] Codenomicon公司. 关于“心脏出血”漏洞的说明[EB/OL].http：
//heartbleed.com/. 基金项目：
甘肃政院校级科研项目（GZF2012XQNLW14）。
张生财（1982- ） 男，硕士，讲师；
主要研究方向和关注领域：网络安全、 协议分析。
