So erstellen und verwenden Sie Nonces

Ich betreibe eine Website und es gibt ein Punktesystem, das Ihnen Punkte für die Häufigkeit gibt, mit der Sie ein Spiel spielen.

Es verwendet Hashing, um die Integrität der http-Anforderung für die Bewertung zu beweisen, sodass Benutzer nichts ändern können. Wie ich jedoch befürchtet hatte, stellte jemand fest, dass sie es nicht ändern mussten, sondern nur eine hohe Punktzahl erzielen und die duplizieren mussten http Anfrage, Header und alle.

Zuvor war es mir verboten worden, mich vor diesem Angriff zu schützen, da dies als unwahrscheinlich angesehen wurde. Jetzt, wo es passiert ist, kann ich es jedoch. Die http-Anfrage stammt aus einem Flash-Spiel und wird dann von PHP validiert und von PHP in die Datenbank eingegeben.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass Nonces das Problem lösen werden, aber ich bin mir nicht ganz sicher, wie ich sie implementieren soll. Was ist eine übliche und sichere Methode zum Einrichten eines Nonce-Systems?

Es ist eigentlich ganz einfach ... Es gibt einige Bibliotheken, die das für Sie erledigen können:

1. PHP Nonce Bibliothek
2. OpenID Nonce Library

Oder wenn Sie Ihre eigenen schreiben möchten, ist es ziemlich einfach. Verwenden der WikiPedia-Seite als Ausgangspunkt, Im Pseudocode:

Auf der Serverseite benötigen Sie zwei vom Client aufrufbare Funktionen

getNonce() {
    $id = Identify Request //(either by username, session, or something)
    $nonce = hash('sha512', makeRandomString());
    storeNonce($id, $nonce);
    return $nonce to client;
}

verifyNonce($data, $cnonce, $hash) {
    $id = Identify Request
    $nonce = getNonce($id);  // Fetch the nonce from the last request
    removeNonce($id, $nonce); //Remove the nonce from being used again!
    $testHash = hash('sha512',$nonce . $cnonce . $data);
    return $testHash == $hash;
}

Und auf der Kundenseite:

sendData($data) {
    $nonce = getNonceFromServer();
    $cnonce = hash('sha512', makeRandomString());
    $hash = hash('sha512', $nonce . $cnonce . $data);
    $args = array('data' => $data, 'cnonce' => $cnonce, 'hash' => $hash);
    sendDataToClient($args);
}

Die Funktion muss makeRandomStringwirklich nur eine Zufallszahl oder Zeichenfolge zurückgeben. Je besser die Zufälligkeit, desto besser die Sicherheit ... Beachten Sie auch, dass die Implementierungsdetails von Anforderung zu Anforderung keine Rolle spielen, da sie direkt in eine Hash-Funktion eingespeist werden. Die Client-Version und die Server-Version müssen nicht übereinstimmen. Tatsächlich ist das einzige Bit, das zu 100% übereinstimmen muss, die Hash-Funktion, die in hash('sha512', $nonce . $cnonce . $data);... Hier ist ein Beispiel für eine einigermaßen sichere makeRandomStringFunktion ...

function makeRandomString($bits = 256) {
    $bytes = ceil($bits / 8);
    $return = '';
    for ($i = 0; $i < $bytes; $i++) {
        $return .= chr(mt_rand(0, 255));
    }
    return $return;
}

Nonces sind eine Dose Würmer.

Nein, eine der Beweggründe für mehrere CAESAR- Einträge war das Entwerfen eines authentifizierten Verschlüsselungsschemas, das vorzugsweise auf einer Stream-Verschlüsselung basiert und gegen die Nicht-Wiederverwendung resistent ist. (Die Wiederverwendung einer Nonce mit AES-CTR zerstört beispielsweise die Vertraulichkeit Ihrer Nachricht in dem Maße, wie ein Programmierstudent im ersten Jahr sie entschlüsseln könnte.)

Es gibt drei Hauptgedankensschulen mit Nonces:

1. Bei der Kryptografie mit symmetrischen Schlüsseln: Verwenden Sie einen zunehmenden Zähler, und achten Sie darauf, ihn niemals wiederzuverwenden. (Dies bedeutet auch, dass ein separater Zähler für Sender und Empfänger verwendet wird.) Dies erfordert eine zustandsbehaftete Programmierung (dh das Speichern der Nonce irgendwo, damit nicht jede Anforderung bei beginnt 1).
2. Stateful zufällige Nonces. Generieren Sie eine zufällige Nonce und merken Sie sich diese, um sie später zu validieren. Dies ist die Strategie zur Abwehr von CSRF-Angriffen, die näher an dem liegt, was hier gefordert wird.
3. Große staatenlose zufällige Nonces. Mit einem sicheren Zufallszahlengenerator können Sie fast garantieren, dass Sie eine Nonce in Ihrem Leben niemals zweimal wiederholen. Dies ist die Strategie, die NaCl für die Verschlüsselung verwendet.

Vor diesem Hintergrund sind folgende Fragen zu stellen:

1. Welche der oben genannten Denkrichtungen sind für das Problem, das Sie lösen möchten, am relevantesten?
2. Wie generierst du das Nonce?
3. Wie validieren Sie die Nonce?

Nonce generieren

Die Antwort auf Frage 2 für zufällige Nonce ist die Verwendung eines CSPRNG. Für PHP-Projekte bedeutet dies Folgendes:

• random_bytes() für PHP 7+ Projekte
• paragonie / random_compat , eine PHP 5-Polyfüllung fürrandom_bytes()
• ircmaxell / RandomLib , ein Schweizer Taschenmesser für Zufallsdienstprogramme , das die meisten Projekte, die sich mit Zufälligkeit befassen (z. B. Zurücksetzen von Fir- Passwörtern), in Betracht ziehen sollten, anstatt ihre eigenen zu rollen

Diese beiden sind moralisch gleichwertig:

$factory = new RandomLib\Factory;
$generator = $factory->getMediumStrengthGenerator();
$_SESSION['nonce'] [] = $generator->generate(32);

und

$_SESSION['nonce'] []= random_bytes(32);

Nonce validieren

Staatsbürgerlich

Stateful Nonces sind einfach und zu empfehlen:

$found = array_search($nonce, $_SESSION['nonces']);
if (!$found) {
    throw new Exception("Nonce not found! Handle this or the app crashes");
}
// Yay, now delete it.
unset($_SESSION['nonce'][$found]);

Fühlen Sie sich frei, die array_search()durch eine Datenbank oder eine zwischengespeicherte Suche usw. zu ersetzen .

Staatenlos (hier sind Drachen)

Dies ist ein schwer zu lösendes Problem: Sie benötigen eine Möglichkeit, um Wiederholungsangriffe zu verhindern, aber Ihr Server weist nach jeder HTTP-Anforderung eine vollständige Amnesie auf.

Die einzig vernünftige Lösung wäre die Authentifizierung eines Ablaufdatums / einer Ablaufzeit, um den Nutzen von Wiederholungsangriffen zu minimieren. Zum Beispiel:

// Generating a message bearing a nonce
$nonce = random_bytes(32);
$expires = new DateTime('now')
    ->add(new DateInterval('PT01H'));
$message = json_encode([
    'nonce' => base64_encode($nonce),
    'expires' => $expires->format('Y-m-d\TH:i:s')
]);
$publishThis = base64_encode(
    hash_hmac('sha256', $message, $authenticationKey, true) . $message
);

// Validating a message and retrieving the nonce
$decoded = base64_decode($input);
if ($decoded === false) {
    throw new Exception("Encoding error");
}
$mac = mb_substr($decoded, 0, 32, '8bit'); // stored
$message = mb_substr($decoded, 32, null, '8bit');
$calc = hash_hmac('sha256', $message, $authenticationKey, true); // calcuated
if (!hash_equals($calc, $mac)) {
    throw new Exception("Invalid MAC");
}
$message = json_decode($message);
$currTime = new DateTime('NOW');
$expireTime = new DateTime($message->expires);
if ($currTime > $expireTime) {
    throw new Exception("Expired token");
}
$nonce = $message->nonce; // Valid (for one hour)

Ein aufmerksamer Beobachter wird feststellen, dass dies im Grunde eine nicht standardkonforme Variante von JSON-Web-Tokens ist .

Eine Option (die ich im Kommentar erwähnt habe) ist das Aufzeichnen des Gameplays und das Wiedergeben in einer sicheren Umgebung.

Die andere Sache ist, zufällig oder zu bestimmten Zeiten scheinbar unschuldige Daten aufzuzeichnen, die später verwendet werden können, um sie auf dem Server zu validieren (wie plötzlich geht Live von 1% auf 100% oder Punktzahl von 1 bis 1000, was auf Betrug hinweist ). Mit genügend Daten ist es für Betrüger möglicherweise nicht möglich, zu versuchen, sie zu fälschen. Und dann natürlich schweres Verbot implementieren :).

Es ist nicht möglich, Betrug zu verhindern. Sie können es nur schwieriger machen.

Wenn jemand hierher gekommen ist, um nach einer PHP Nonce-Bibliothek zu suchen: Ich empfehle, die erste von ircmaxwell nicht zu verwenden .

Der erste Kommentar auf der Website beschreibt einen Designfehler:

Die Nonce ist für ein bestimmtes Zeitfenster gültig, dh je näher der Benutzer dem Ende dieses Fensters kommt, desto weniger Zeit muss er oder sie das Formular einreichen, möglicherweise weniger als eine Sekunde

Wenn Sie nach einer Möglichkeit suchen, Nonces mit einer genau definierten Lebensdauer zu generieren, schauen Sie sich NonceUtil-PHP an .

Haftungsausschluss: Ich bin der Autor von NonceUtil-PHP

Diese sehr einfache Nonce ändert sich alle 1000 Sekunden (16 Minuten) und kann verwendet werden, um XSS zu vermeiden, wenn Sie Daten an und von derselben Anwendung senden. (Wenn Sie sich beispielsweise in einer einseitigen Anwendung befinden, in der Sie Daten über Javascript veröffentlichen. Beachten Sie, dass Sie von der Post- und der Empfangsseite aus auf denselben Seed- und Nonce-Generator zugreifen müssen.)

function makeNonce($seed,$i=0){
    $timestamp = time();
    $q=-3; 
    //The epoch time stamp is truncated by $q chars, 
    //making the algorthim to change evry 1000 seconds
    //using q=-4; will give 10000 seconds= 2 hours 46 minutes usable time

    $TimeReduced=substr($timestamp,0,$q)-$i; 

    //the $seed is a constant string added to the string before hashing.    
    $string=$seed.$TimeReduced;
    $hash=hash('sha1', $string, false);
    return  $hash;
}   

Wenn Sie jedoch nach der vorherigen Nonce suchen, wird der Benutzer nur dann gestört, wenn er im schlimmsten Fall mehr als 16,6 Minuten und im besten Fall 33 Minuten gewartet hat. Wenn Sie $ q = -4 einstellen, hat der Benutzer mindestens 2,7 Stunden Zeit

function checkNonce($nonce,$seed){
//Note that the previous nonce is also checked giving  between 
// useful interval $t: 1*$qInterval < $t < 2* $qInterval where qInterval is the time deterimined by $q: 
//$q=-2: 100 seconds, $q=-3 1000 seconds, $q=-4 10000 seconds, etc.
    if($nonce==$this->makeNonce($seed,0)||$nonce==$this->makeNonce($seed,1))     {
         //handle data here
         return true;
     } else {
         //reject nonce code   
         return false;
     }
}

Der $ seed kann ein beliebiger Funktionsaufruf, Benutzername usw. sein, der im Prozess verwendet wird.