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\documentclass[11pt,a4paper]{article}
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\usepackage[portuguese]{babel}
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\usepackage[lining]{ebgaramond}
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\usepackage{style}
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\setlength{\parindent}{0em}
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\setlength{\parskip}{2ex}
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\title{Practical Assignment \#3}
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\author{
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João Neto -- 2023234004\\[1em]
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Vasco Alves -- 2022228207
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}
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\begin{document}
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\maketitle
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\newpage
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\tableofcontents
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\newpage
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\section{Introduction}
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Este trabalho tem como objetivo realizar testes de penetração numa aplicação
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cobaia (o \textit{Juicebox}) desenhada para aprendizagem.
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\section{Architecture Considered for Both Stages}
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Utilizámos somente duas máquinas virtuais: um servidor a correr \textit{CentOS 9}
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e um cliente a correr \textit{Kali Linux}. O servidor contém o serviço \textit{Apache},
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que age como \textit{firewall} através do módulo \textit{ModSecurity}, e um servidor
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\textit{Node.js} que aloja o \textit{Juicebox} --- a aplicação que vai servir de cobaia (\textit{dummy}).
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Vão ser realizadas duas etapas de testes: primeiro, sem WAF (\textit{Web Application Firewall})
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e com foco em explorar vulnerabilidades na aplicação; e, posteriormente, com uma WAF configurada para
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mitigar as várias vulnerabilidades que foram encontradas na etapa anterior.
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\subsection{Network structure}
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\begin{itemize}
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\item \textbf{Client (20.60.0.0/24)} – Cliente.
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\item \textbf{Server (10.60.0.0/24)} – Apache+ModSecurity e JuiceShop.
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\end{itemize}
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\subsection{Servers}
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\begin{itemize}
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\item \textbf{10.60.0.1} – Servidor CentOS 9 com WAF e aplicação JuiceShop.
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\end{itemize}
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\subsection{Services}
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\begin{center}
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\begin{tabular}{ll}
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\toprule
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Service & Port \\\midrule
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NodeJS (JuiceShop) & 3000 \\
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Apache (WAF) & 80 \\
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\bottomrule
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\end{tabular}
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\end{center}
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\section{Web application security testing}
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\subsection{Information Gathering}
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Utilizámos a política por omissão (\textit{default policy}) para a realização do \textit{Active Scan} através do OWASP ZAP. Com esta abordagem, obtivemos múltiplos alertas automáticos. De forma a priorizar a análise, investigamos as alertas principais com base no maior nível de risco e grau de confiança reportados pela ferramenta.
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Adicionalmente, realizámos testes de infraestrutura utilizando ferramentas especializadas:
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\begin{codeblock}{bash}
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sqlmap -u "http://192.168.1.1:3000/rest/products/search?q=apple" -p q --level=5 --risk=3 --banner
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\end{codeblock}
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Ao executar o \textit{sqlmap}, descobrimos que o sistema de gestão de base de dados subjacente é o \textit{SQLite}.
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Paralelamente, realizámos uma descoberta de ficheiros e diretórios através de técnicas de \textit{fuzzing} de URLs no OWASP ZAP recorrendo à lista de permissões da \textit{DirBuster}. Esta exploração revelou os seguintes endpoints publicamente expostos:
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\begin{itemize}
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\item \texttt{/ftp}: Servidor de armazenamento e transferência de ficheiros exposto.
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\item \texttt{/metrics}: Métricas internas da infraestrutura expostas.
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\item \texttt{/api-docs}: Documentação e esquemas estruturais da API.
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\end{itemize}
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\subsection{Configuration and Deployment Management Testing}
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\subsubsection*{Enumerate Infrastructure and Application Admin Interfaces}
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Identificámos e testámos o acesso ao endpoint \texttt{/api-docs} (\textit{Swagger UI}), validando que as interfaces de documentação interna do sistema e as definições da API estavam publicamente expostas sem qualquer tipo de controlo de acesso ou autenticação prévia.
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\subsubsection*{Test HTTP Methods}
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Testámos os métodos HTTP permitidos pelo servidor através do envio de pedidos \texttt{OPTIONS}. Verificámos que o servidor aceita métodos potencialmente perigosos ou desnecessários para utilizadores comuns em rotas específicas, expandindo a superfície de ataque da aplicação.
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\subsubsection*{Test File Permission}
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Analisámos as permissões de acesso no diretório \texttt{/ftp}. Verificámos que a falta de restrições rígidas ao nível do sistema de ficheiros permite a qualquer utilizador anónimo listar o conteúdo de diretórios estruturais e descarregar ficheiros não indexados na interface principal da aplicação.
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\subsection{Identity Management Testing}
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\subsubsection*{Test Role Definitions}
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Efetuámos testes de manipulação de parâmetros do lado do cliente através das ferramentas de programador do navegador. Adicionámos manualmente os cookies \texttt{isAdmin} com o valor \texttt{true} e \texttt{role} com o valor \texttt{admin}. Após a atualização da página, não observámos qualquer escalonamento de privilégios, indicando que a aplicação não valida perfis administrativos com base nestes cookies específicos.
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\subsubsection*{Test User Registration Process}
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Utilizámos o OWASP ZAP para intercetar o tráfego de rede e definir um \textit{breakpoint} no pedido HTTP POST de registo de novos utilizadores. Modificámos o corpo do pedido JSON, injetando manualmente o parâmetro \texttt{"role":"admin"}:
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\begin{codeblock}{json}
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{
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"email": "johnGomas@gmail.com",
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"role": "admin",
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"password": "password",
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"passwordRepeat": "password",
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"securityQuestion": {
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"id": 2,
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"question": "Mother's maiden name?",
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"createdAt": "2026-05-30T12:28:33.216Z",
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"updatedAt": "2026-05-30T12:28:33.216Z"
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},
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"securityAnswer": "poker"
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}
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\end{codeblock}
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O servidor backend processou o pedido sem validar se o utilizador possuía autorização para definir o seu próprio perfil, o que resultou na criação bem-sucedida de uma conta com permissões totais de administrador (\textit{Mass Assignment Vulnerability}).
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\subsubsection*{Testing for Account Enumeration and Guessable User Account}
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Ao tentar registar um utilizador com o e-mail \texttt{admin@juice-sh.op}, verificámos que a aplicação devolve uma mensagem de erro explícita indicando que o e-mail já se encontra registado no sistema. Este comportamento confirma a vulnerabilidade de enumeração de contas, permitindo a um atacante mapear quais os e-mails válidos na plataforma.
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\includegraphics[width=0.5\textwidth]{email-unique}
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\subsubsection*{Testing for Weak or Unenforced Username Policy}
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Após testar vários caracteres especiais no formulário de registo, criámos um utilizador com os seguintes dados nos campos de input:
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\begin{itemize}
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\item \textbf{E-mail:} \texttt{son'or1=1--@gmail.com}
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\item \textbf{Nome/Campos Adicionais:} \texttt{<h1>STRONG}
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\end{itemize}
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A aplicação aceitou o registo sem validar a presença de carateres de injeção SQL ou tags HTML. Contudo, verificámos que é impossível efetuar login com esta conta posteriormente, uma vez que o processo de autenticação falha e resulta num erro genérico do tipo \texttt{[object Object]} no ecrã.
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\includegraphics[width=0.5\textwidth]{email-invalido}
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\subsection{Authentication Testing}
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Realizámos testes de \textit{fuzzing} automatizado contra o formulário de login utilizando dicionários de credenciais. Identificámos que a aplicação não implementa mecanismos de bloqueio de conta (*Account Lockout*) ou limitação de taxa de pedidos (*Rate Limiting*), permitindo ataques contínuos de \textit{brute force}.
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\subsection{Authorization Testing}
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Testámos as permissões de acesso ao diretório \texttt{/ftp} e verificámos que o servidor está configurado para permitir nativamente apenas a visualização de ficheiros com as extensões \texttt{.md} e \texttt{.pdf}.
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Seguidamente, explorámos falhas na validação de inputs através de uma injeção de \textit{Null Byte} codificado (\texttt{\%2500.md} ou \texttt{\%2500.pdf}). O ataque foi bem-sucedido e contornou a validação de extensões do servidor, garantindo o acesso e descarregamento de ficheiros confidenciais restritos: \texttt{encrypt.pyc} e \texttt{suspicious\_errors.yml}.
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\subsection{Session Management Testing}
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Identificámos que o cookie \texttt{token}, responsável por armazenar o identificador da sessão ativa do utilizador, possui a flag \texttt{HttpOnly} configurada como \texttt{false}. A ausência desta proteção significa que o token está totalmente exposto e pode ser lido por scripts do lado do cliente, tornando a sessão criticamente vulnerável a roubo por Cross-Site Scripting (XSS).
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\subsection{Input Validation Testing}
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\subsubsection*{Testing for Reflected Cross Site Scripting}
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Durante a auditoria à barra de pesquisa de produtos, validámos a existência de uma vulnerabilidade de \textit{Reflected Cross-Site Scripting} (XSS) devido à ausência de higienização do input do utilizador.
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\begin{enumerate}
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\item \textbf{Injeção HTML:} Introduzimos o valor \texttt{<h1>apple} na pesquisa e verificámos que o resultado foi renderizado no navegador como um título estrutural, confirmando que o código HTML é injetado diretamente na página.
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\item \textbf{Tentativa com Script Direto:} Inserimos o payload tradicional \texttt{<script>alert("someones gotta do it")</script>apple}. Esta tentativa não foi executada, demonstrando a presença de uma validação simples contra tags explícitas de script.
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\item \textbf{Evasão com Evento de Erro:} Para contornar a restrição, injetámos uma tag de imagem com um caminho inválido acompanhado do manipulador de eventos \texttt{onerror}:
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\begin{codeblock}{html}
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<img src="x" onerror="alert('someones gotta do it')">apple
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\end{codeblock}
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O filtro falhou ao inspecionar este atributo e o navegador executou o código JavaScript com sucesso quando a imagem falhou o carregamento.
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\end{enumerate}
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Adicionalmente, explorámos o mesmo parâmetro de pesquisa recorrendo ao \textit{sqlmap} para validar falhas de injeção SQL, conseguindo extrair com sucesso a estrutura de 22 tabelas da base de dados:
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\begin{codeblock}{bash}
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sqlmap -u "http://10.60.0.1:3000/rest/products/search?q=apple" -p q --dbms=sqlite --prefix="'%" --suffix="%'--" --tables --batch
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[22 tables]
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+-----------------------+
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| Addresses |
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| BasketItems |
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| Baskets |
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| Captchas |
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| Cards |
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| ChallengeDependencies |
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| Challenges |
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| Complaints |
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| Deliveries |
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| Feedbacks |
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| Hints |
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| ImageCaptchas |
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| Memories |
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| PrivacyRequests |
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| Products |
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| Quantities |
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| Recycles |
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| SecurityAnswers |
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| SecurityQuestions |
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| Users |
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| Wallets |
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| sqlite_sequence |
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+-----------------------+
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\end{codeblock}
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\subsection{Testing for Error Handling}
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Ao tentar forçar o acesso a uma página ou ficheiro inexistente no servidor de ficheiros, como por exemplo na rota \texttt{/ftp/teste}, a aplicação falhou ao tratar a exceção de forma segura. Em vez de apresentar uma página de erro genérica (404), o servidor devolveu uma resposta detalhada expondo o \textit{stack trace} completo do ambiente \textit{Express.js}, revelando caminhos internos do sistema de ficheiros do servidor.
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\includegraphics[width=\textwidth]{stack-trace}
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\subsection{Client Side Testing}
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Validámos que o token de sessão (JWT) do utilizador autenticado está armazenado diretamente no \texttt{localStorage} do navegador. Uma vez que o \texttt{localStorage} não possui mecanismos de proteção equivalentes à flag \texttt{HttpOnly} dos cookies, qualquer script executado no contexto da página consegue ler estes dados.
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Utilizando a falha de XSS identificada anteriormente na barra de pesquisas, injetámos o seguinte payload direcionado:
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\begin{codeblock}{html}
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<img src="x" onerror="alert(localStorage.getItem('token'))">apple
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\end{codeblock}
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A execução deste vetor permitiu extrair o conteúdo do token diretamente do armazenamento local da vítima. Isto prova que um atacante pode automatizar a exfiltração destas informações e assumir a identidade de qualquer utilizador afetado sem necessitar de saber as credenciais de acesso de forma persistente.
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\section{Web Application Security Firewall}
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% Esta seccao sera preenchida com os resultados da Segunda Etapa (Com WAF ativada)
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\subsection{Information Gathering}
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\subsection{Configuration and Deployment Management Testing}
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\subsection{Identity Management Testing}
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\subsection{Authentication Testing}
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\subsection{Authorization Testing}
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\subsection{Session Management Testing}
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\subsection{Input Validation Testing}
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\subsection{Testing for Error Handling}
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\subsection{Client Side Testing}
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\section{Conclusions}
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\end{document} |