Predictable Seed in PRNGs

En esta tarea, en foco cambia a los casos donde se usa una semilla predecible para inicializar los PRNGs. Si la semilla es débil o predecible, el atacante puede reproducir la secuencia entera de generación.

Un ejemplo del impacto son los sistemas CAPTCHA, donde el valor aleatorio determina el reto CAPTCHA generado para determinar actividad de bots. SI la semilla es predecible un atacante puede predecir estos valores y acceder a areas restringidas de la aplicación sin resolverlo.

Este problema también se manifiesta en sistemas como aplicaciones de juego, donde los PRNGs determinan el resultado. Cuando estos generadores son alimentados con una semilla predecible, los atacantes pueden ganar todo el rato.

Escenario Práctico

En este escenario exploraremos cómo usando semillas predecibles para generar tokens en un login con link puedes conseguir tomar la cuenta de un usuario. El link mágico se genera usando la función de PHP mt_rand(), la cual es alimentada con una combinación del valor CRC32 del email del usuario como constante aleatoria. Analizando el proceso de generación del token, un atacante puede hacer ingeniería inversa a la semilla y predecir tokens válidos.

Análisis de la Funcionalidad de Link Mágico

• Comienza navegando la aplicación web en http://random.thm:8090/case/ y haz click en Login with Magic Link.
• La página web permite a los usuarios iniciar sesión a través de in link mágico mandado a su email. Para esta demostración, usa el email: magic@mail.random.thm. Introduce la dirección de correo y dale a Send Magic Link.
• Después de subir el email, verás un mensaje indicando que el magic link se ha mandado a tu email. El link mágico contiene un token que permite a los usuarios iniciar sesión sin introducir una contraseña.
• Abre la bandeja de entrada del email magic@mail.random.thm con la contraseña Testing@123. Verás el email así:
• En la bandeja de entrada de la víctima verás el link así:

http://random.thm:8090/case/magic_link_login.php?token=MTEzNTUwODU0MQ==

• El token MTEzNTUwODU0MQ== es la versión encodeada en base64 de un número aleatorio generado usando la función de PHP mt_rand().

Análisis del Código del Lado del Servidor

Ahora que hemos visto el magic link, es esencial entender cómo se generó el token en el servidor. El servidor usa la función PHP mt_rand() para generar un número random que forma la base del token:

mt_srand(CONSTANT_VALUE + crc32($email));

$random_number = mt_rand();
$token = base64_encode($random_number);

• Cuando un usuario hace una petición del magic link, el servidor primero alimenta a la función usando una combinación de valores dinámicos. Esta semilla está determinada por el valor CRC32 del email del usuario más el valor constante.
• Una vez que está establecida la semilla, el servidor genera un número random usando mt_rand(). Este número random es encodeado en base64 para crear el token incrustado en el magic link.
• El uso de la función de PHP mt_rand() debilita el sistema de seguridad. Esta función es un PRNG, lo que significa que su resultado es determinista. Es decir que una vez conocida la semilla puede predecirse el resultado, y mediante fuerza bruta también a la inversa.

Decodificando el Token

Para proceder con el ataque necesitamos decodear el token en base64 para obtener el número original generado por el servidor. Este número es el output directo de la función mt_rand(), la cual ha sido alimentada con un valor predecible.

Una vez decodeada, obtenemos un numero, en nuestro caso 1135508541. Este número es crucial para el siguiente paso del ataque.

Explotación

La herramienta principal que utilizaremos para explotar esta vulnerabilidad es php_mt_seed. Esta herramienta está específicamente diseñada para crackear la semilla de la función mt_rand().

El próximo paso es configurar la herramienta para crackear la semilla basada en el número random decodeado. Sabemos el valor de este número, para encontrarla, ejecutamos el siguiente comando:

./php_mt_seed 1135508541

Esta herramienta nos dará una serie de posibles semillas. Debemos comprobar cada una individualmente. Una vez obtenido el valor, puedes averiguar el valor constante usado para preparar la semilla. Sólo tienes que restar el valor CRC32 del email.

Después de obtener el número, a la semilla, obtenemos el valor constante, en nuestro caso 1337.Usa el siguiente script de PHP para generar 10 tokens basados en la semilla.

<?php
if (isset($_GET['email']) && isset($_GET['constant']) && is_numeric($_GET['constant'])) {
    $email = $_GET['email'];
    $constant = (int)$_GET['constant']; 

    if (filter_var($email, FILTER_VALIDATE_EMAIL)) {
        $seed = crc32($email) + $constant;
        mt_srand($seed);

        echo "### Predicted Magic Link Tokens for $email";
        for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
            $random_number = mt_rand();
          
            $token = base64_encode($random_number);
            echo "Predicted magic link token " . ($i + 1) . ": " . $token . "<br>";
        }
    } else {
      
        echo "<div style='color:red;'>Invalid email format. Please provide a valid email.</div>";
    }
} else {
    echo "<div style='color:red;'>Please provide valid GET parameters: 'email' (valid email address) and 'constant' (numeric value).</div>";
}
?>