极路由安全设计分析姐妹篇

开篇想说两件事情：

一、非常感谢Freebuf大牛们，在其提供的网站上找到了HiWiFi固件、其中9003版本squashfs文件系统上的lua代码没有经过预编译处理，这对我们基于源码分析极路由提供了可能。地址

二、经过修炼发现HiWiFi固件解压问题，其实可以使用Windows操作系统下面的开源软件7zip解压。

那么，本期的重点是分析HiWiFi lua源码安全设计部分。

0×01 分析思路

一、了解OpenWRT Web认证过程。

二、了解HiWiFi web认证过程和HiWiFi Cloud 之间的通讯认证分析。

0×02 分析过程

测试工具：源代码阅读使用luaEdit。连接openwrt查看目录软件winscp ，因为有些文件是认证后才产生的。

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一、了解OpenWRT Web认证过程。

　　1.1、搭建OpenWRT虚拟运行环境

　　1.2、网络分析结合lua源代码分析，了解其认证过程。

搭建OpenWRT虚拟机运行环境，下载x86架构的openWRT.vmdk文件，就强调一点如果你只使用一块无线网卡搭建环境，会失败，因为OpenWRT需要两个不同的网络LAN、WAN。

OpenWRT主要是通过内建的web服务器uHttpd配合lua脚本语言实现B/S互交。

通过抓包软件抓取交互数据包，如下：

POST http://192.168.1.10/cgi-bin/luci HTTP/1.1
Host: 192.168.1.10
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:40.0) Gecko/20100101 Firefox/40.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3
Accept-Encoding: gzip, deflate
Referer: http://192.168.1.10/cgi-bin/luci
Connection: keep-alive
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 29
username=root&password=123qwe

GET http://192.168.1.10/cgi-bin/luci/;stok=f10e9261c036d0c97db82c5eee568b34?status=1&_=0.4118332080369933 HTTP/1.1
Host: 192.168.1.10
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:40.0) Gecko/20100101 Firefox/40.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3
Accept-Encoding: gzip, deflate
Referer: http://192.168.1.10/cgi-bin/luci
Cookie: sysauth=ae896241b40cf93dbf079c08acaeffcd
Connection: keep-alive

通过web界面提供的账号和密码，返回用户在web端保持通讯的token.

stok=f10e9261c036d0c97db82c5eee568b34

和客户端认证的cookie。

Cookie: sysauth=ae896241b40cf93dbf079c08acaeffcd 时间产生cookies.

然后使用winscp登录到OpenWRT上查看文件，会发现整个登录调用文件流程如下：

通过ccache.lua处理，发现服务器端变化：/tmp/luci-sessions 产生f10e9261c036d0c97db82c5eee568b34 一个文件（session）

该文件存储一个预编译lua脚本，主要是映射的登录用户名和token的对应关系。

Json数据形式（保存的数据库形式）：

return { ["secret"] = "bb8d42ed6c097b6f16ea698b22f7b0e1",
["token"] = "f10e9261c036d0c97db82c5eee568b34",
["user"] = "root" }
/usr/lib/lua/luci/ccache.lua

涉及到加密算法 16进制输出。encoded = encoded .. ("%2X" % string.byte(name, i))

由于源码太多没全部写出来，大家可以参考相关的bin文件中的代码。

然后查看：/usr/lib/lua/luci/dispatcher.lua 是怎么处理登录的：发现authenticator.htmlauth 函数。

function authenticator.htmlauth(validator, accs, default)
    local user = luci.http.formvalue("username")
    local pass = luci.http.formvalue("password")
 
    if user and validator(user, pass) then
         return user
    end
 
    require("luci.i18n")
    require("luci.template")
    context.path = {}
    luci.template.render("sysauth", {duser=default, fuser=user})
    return false
 
end

validator{},主要是通过对提交的密码做MD5对比校验，如果匹配则返回真。

Sysauth具体怎么产生的呢？

通过查询/usr/lib/lua/luci/sauth.lua

关键代码：

sessiontime = tonumber(luci.config.sauth.sessiontime) or 15 * 60
 
local function _checkid(id)
    return not not (id and #id == 32 and id:match("^[a-fA-F0-9]+$"))
end
 
 
--- Write session data to a session file.
-- @param id Session identifier
-- @param data    Session data table
function write(id, data)
    if not sane() then
         prepare()
    end
 
    assert(_checkid(id), "Security Exception: Session ID is invalid!")
    assert(type(data) == "table", "Security Exception: Session data invalid!")
 
    data.atime = luci.sys.uptime()
 
    _write(id, luci.util.get_bytecode(data))
end

从上面代码可以看出session生成和时间有关，要想破解这个需要通过系统时间遍历。有点难度呀。

当然在极路由上 我发现在这之前会有一个函数调用   authenticator{}; 但是在lua代码中没有找到具体的函数编写内容，后来通过luaedit工具做全文内容检索发现。在libauth.so文件中。这个在最后章节讲解。

小结：可以看出，只有认证通过了才会在openwrt上产生服务器端token，保存在uhttpd服务器的本地文件中。整个过程基本上无法伪造，登录验证体系比较安全，当然也有漏洞，包括遍历密码尝试等。

二、了解HiWiFi web认证过程和HiWiFi Cloud 之间的通讯认证分析。

我申请了极路由的root权限通过winscp登录查看其目录新产生的文件。本来想逆向lua最新的源代码unlua 和luadec 两个开源的反编译工具都无法通过，所以只好看H5661-9003版本软件。

GET /cgi-bin/turbo/;stok=7523cc581c1bccca1db1ea1866c90b95/api/system/check_network_connect?_=1440172033296 HTTP/1.1
Host: 192.168.199.1
Connection: keep-alive
Accept: application/json, text/javascript, */*; q=0.01
X-Requested-With: XMLHttpRequest
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/37.0.2062.103 Safari/537.36
Referer: http://192.168.199.1/cgi-bin/turbo/admin_web
Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch
Accept-Language: en-US,en;q=0.8,zh-CN;q=0.6,zh;q=0.4
Cookie: sysauth=d4b90df6bee107655b1672c244dd8b75; is_mobile=0

整个过程和openwrt类似，但是做了一些改动。把路径改变成：/cgi-bin/turbo/admin_web，然后推送ajax 脚本检测相关内容。

改进部分：

（1）通过云端参与密钥生成。

LOCAL_KEY='oLKmbg1g'
APP_LOGIN_AUTH_FILE='/etc/app/appcloudkey'
 
putkey() {
  echo "$1" | grep -q -E "^[a-z0-9_]+$"
  if [ $(echo $?) != 0 ]; then
    return 1
  fi
  touch "${APP_LOGIN_AUTH_FILE}"
  echo "$1" >"${APP_LOGIN_AUTH_FILE}"
  return 0
}
 
validate() {
  userkey="$1"
  randkey="$2"
  echo "${userkey}" | grep -q -E "^[a-f0-9]{32}$"
  if [ $(echo $?) != 0 ]; then
    echo false
    return 1
  fi
  echo "${randkey}" | grep -q -E "^[a-f0-9]{8,}$"
  if [ $(echo $?) != 0 ]; then
    echo false
    return 1
  fi
  touch "${APP_LOGIN_AUTH_FILE}"
  key=$(cat "$APP_LOGIN_AUTH_FILE")
  echo "${key}" | grep -q -E "^[a-z0-9]+$"
  if [ $(echo $?) != 0 ]; then
    echo false
    return 1
  fi
  sign=$(echo -n "$LOCAL_KEY""${key}""${randkey}"|md5sum|awk '{print $1}')
  if [ ${userkey} == "${sign}" ] 2>/dev/null; then
    echo true
    return 0
  fi
  echo false
  return 1
}

（2）增加登录重试次数限定（10次）。通过校验/tmp/loginerrnum 存储的次数

local loginlock_time = 10
function up_loginlock()
local num = fs.readfile("/tmp/loginerrnum") or 0
num=num+1
fs.writefile("/tmp/loginerrnum", num)
end
function unset_loginlock()
fs.writefile("/tmp/loginerrnum", 0)
end
function get_loginlock()
local num = fs.readfile("/tmp/loginerrnum") or 0
return num
end
 
function authenticator.jsonauth(validator, accs, default)
if user and validator(user, pass) and user~="root" then
luci.util.unset_loginlock()
return user
end
context.path = {}
local json_msg = '{"code":"99999","msg":"not auth."}'
luci.http.write(json_msg)
return false
end

（3）对openapi调用设置沙盒权限，以及更为严格的token获取方式。

在 /usr/lib/lua/luci/dispatcher.lua 中

authenticator{}；没找到实现的方法。

通过查询目录发现usr/lib/libauth.so 可能存在认证信息。然后把它丢到IDA中。选择MIPS little endian

先通过cache_load_token_v3读取本地存储token。如果没有那么申请token

https://auth.hiwifi.com/tokenv2?app=%s&checksum=%s&name=%s&cnonce=%d&nonce=%s
checksum（校验和）、name（设备MAC地址）、
cnonce（本地产生的随机数） Cnonce  时间和加盐处理

nonce是通过云平台自动产生的，算法只有云自己知道。

这里要找的就是checksum值。

查找tw_get_uuid，通过查找发现在tw.so文件中

当然你也可以使用python语言调用so库，来测试其加密算法。

UUID是通过设备mac地址，外加一个常量123456789123 等再加上复杂的算法生成，那么由于每台设备的uuid并不相同，所以即使得到对方的MAC地址，也无法通过伪造请求来进行利用。这种多因素校验的机制，极大的保障了云平台用户的安全。

沙盒部分，其实就是现在通过openapi登录取得密钥的访问目录限制，防止二次开发人员开发恶意程序，然后数以百万路由器。

0×03 安全设计总结

可以看出，极路由从openwrt->hiwifi 9003->hiwifi 9008（目前极1s用的最多的版本），整个固件的软件安全部分设计越来越复杂。

变态的安全设计也是符合业务需求：

（1）基本安全的保障：开原版lua源代码可见，必须在发布设备前要做预编译处理。核心的算法和认证库放到so文件中。

（2）由于要做路由器软件market，那么，把云的key验证机制结合进来后，即使你破解了本地算法，云算法你不了解也白搭。

最后，为这种信息安全的工匠精神点个赞。