Otra vulnerabilidad de side-channel en procesadores Intel, permite reconstruir sesiones SSH usando Keystroke Dynamics.

Ya habíamos hablado hace tiempo de las vulnerabilidades de side-channels (o Canales laterales). Meltdown y Spectre son los más resonantes ejemplos de dichas vulnerabilidades que afectan a los procesadores Intel.
En ese sentido, investigadores de la universidad de Vrije de Amsterdan publicaron un paper donde presentan un nuevo ataque a procesadores Intel modernos explotando canales laterales.

A partir del descubrimiento, el grupo inició un proceso de publicación de la vulnerabilidad acordado con Intel y el CERT Alemán el 23 de Junio pasado. A la vulnerabilidad se le asignó el código CVE-2019-11184 y además Intel, le asignó el suyo propio: INTEL-SA-00290.

Fundamentos:

El grupo de 5 investigadores del Departamento de Ciencias de la Computación de la universidad, señala la dificultad que poseen los procesadores modernos para sostener la alta tasa de transferencia de placas de red modernas. En lugar de transferir esos datos desde y hacia la DRAM, los procesadores Intel modernos realizan operaciones de E/S directamente en la LLC. Esta función se denomina DCA (Direct Cache Access) y se utiliza en lugar de acceder a la memoria vía DMA (Direct Memory Access). La función para acelerar la transferencia de datos con esta técnica se denomina Data-Direct I/O (DDIO).

El problema de utilizar LLC es que esta memoria caché se comparte entre la CPU y el resto de los periféricos, y está implementada por diseño sin medidas de seguridad. Los investigadores de Vrije hicieron foco en uno de los dispositivos, las interfaces de red. De esta forma crearon un ataque denominado NetCAT (abreviatura de Network Cache ATtack) mediante el que explotan información sensible de tiempos en comunicaciones de redes. Particularmente, detectan las teclas oprimidas por otro usuario que comparta la misma CPU en una sesión SSH.

¿Pero cómo hacen para saber qué teclas oprimió un usuario? Esto sería imposible teniendo en cuenta que la vulnerabilidad descubierta es sobre el contenido de información de red (que quedan en la LLC) y a nivel de red, los paquetes SSH viajan cifrados. La forma de obtener esa información es adivinando las teclas que oprimen los usuarios. Y eso lo hacen mediante Keystroke Dynamics.

Prueba de concepto

Los investigadores publicaron el detalle de como construyeron el ataque. Éste empieza conectándose a un dispositivo que esté utilizando un procesador intel con DDIO y RDMA habilitados. Si hay un usuario que se conecta al mismo servidor y establece una sesión SSH, es posible registrar la llegada de cada paquete de dicha sesión. Dado que en SSH los caracteres que el usuario tipea se envían de a uno por vez, es posible adivinar los caracteres enviados por la latencia entre ellos. Esta técnica es bastante antigua. Esto ya lo hacía el viejo Chaosreader hace unos 15 años. El que, a su vez, había tomado el concepto de Song en su paper de 2001.
Podemos ver lo que hacía Chaosreader ya que milagrosamente ¡la página de Brendan Gregg sigue viva! La diferencia con NetCAT es que Chaosreader capturaba paquetes de red y trabajaba con ellos para obtener información diversa. Una de las funciones de la herramienta era “adivinar” el contenido de sesiones SSH mediante una herramienta denominada sshkeydata.
En esta página se pueden ver los resultados de procesar paquetes de sesiones SSH. Aquí se puede ver cómo se analizan los paquetes para tratar de reconstruir la sesión.

La gente de Vrije utilizó además que el de Song, otros trabajos más modernos que le permitieron aumentar la precisión. Por otro lado, leer los tiempos de llegada de los paquetes via DDIO es más preciso que usando libpcap por la red. Sin embargo, se enfrentaron con los mismos problemas que todos los que hicimos esto alguna vez: extraer las teclas tipeadas por usuarios no enrolados*. Teniendo en cuenta que todas las personas escriben sobre un teclado con patrones de tipeo diferentes, esta tarea es la más difícil de realizar.

Conclusiones

Por un lado, en la eterna pelea performance y usabilidad vs. seguridad, a veces ganan unos y a veces otros. Habilitar DDIO y RDMA sabemos que es poner a los procesadores en modo turbo. Pero el efecto secundario es que se pierde seguridad. En este caso, poder leer datos de la caché de los dispositivos va mucho más allá que reconstruir sesiones SSH. Hay mucha información sensible que puede estar siendo transferida entre dispositivos por un usuario y vista por otro que no tiene privilegios y sólo por estar en el mismo procesador.

Por el otro, ciberseguridad ya tiene tantos años que dejó de ser nueva. Otra vez side-channel attacks… otra vez Intel… otra vez keystroke dynamics.
Los problemas que se encuentran hoy ya no son nuevos, sino viejos que se reciclan.

*Usuarios no enrolados: usuarios de los cuales no se tiene la información de su patrón de tipeo.

 Usuarios enrolados: usuarios que se los somete a varias pruebas repetitivas, para que tipeen textos conocidos y controlados, y así se puede obtener su patrón de tipeo.

Nota por Carlos Benitez