# midatk **Repository Path**: duguxt/midatk ## Basic Information - **Project Name**: midatk - **Description**: 中间人攻击，PSK预共享秘钥 - **Primary Language**: C++ - **License**: GPL-3.0 - **Default Branch**: master - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 2 - **Forks**: 1 - **Created**: 2021-07-09 - **Last Updated**: 2022-04-05 ## Categories & Tags **Categories**: Uncategorized **Tags**: 中间人, Diffie-Hellman, AES-GCM, PSK ## README # midatk #### 介绍 中间人攻击，Diffie-Hellman密钥交换，AES-GCM加密算法，PSK预共享秘钥 #### 软件架构 客户端服务器架构，多线程回射服务器，仿TLS-PSK实现。 #### 使用说明 1. 使用前请先make 2. dist中会生成几个可执行文件，其中server为服务器，client为客户端，mid_server为中间人服务器 3. make过程中可能会要求安装libcrypto库，可去官网下载安装 4. 如果使用PSK预共享秘钥，请在服务器或客户端运行时指明密钥路径 #### 参与贡献 1. Fork 本仓库 2. 新建 dev 分支 3. 提交代码 4. 新建 Pull Request #### 任务安排 ##### 第一阶段：Diffie-Hellman 协议的实现 - [x] CS客户端服务器及通讯协议实现 1. 消息格式定义 | Content Type | Length | Payload | | :----------: | :----: | :----------: | | 1Bytes | 2Bytes | Length Bytes | 2. 客户端服务器采用TCP通信 3. 客户端、服务器采用多线程 * 服务器： * 监听线程 * 多个客户端通信线程 * 客户端 * 发送线程 * 接收线程 - [x] Diffie-Hellman协议实现 1. 报文头部 * 交换Modulus: P和Generator: g ```cpp struct DH_hdr { u_short len_P = LEN_MODULE; byte P[LEN_MODULE]; u_short len_g = LEN_GENERATOR; byte g[LEN_GENERATOR]; }; ``` * 交换公钥 ```cpp struct Key_change_hdr { u_short len_pubkey = LEN_PUBLIC_KEY; byte pubkey[LEN_PUBLIC_KEY]; }; ``` 2. 密钥交换步骤 1. 服务器：计算P, g发送给客户端 2. 服务器：计算服务器公钥`pubA`，私钥`privA`，发送公钥给客户端 3. 客户端：接收P, g，计算客户端公钥`pubB`，私钥`privB`，发送公钥给服务器 4. 客户端：接收服务器公钥`pubA`，计算协商密钥`agreedKey`，发送`CHANGE_CIPHER_SPEC` 5. 服务器：接收客户端公钥`pubB`，计算协商密钥`agreedKey`，发送`CHANGE_CIPHER_SPEC` 6. 密钥协商完成 - [x] 主密钥生成 * HandShake ```cpp struct HandShake_hdr { byte type; u_short len; byte rand[32]; }; ``` * 客户端服务器握手 * Server Hello * Client Hello * 密钥扩展 使用客户端、服务器随机数扩展预主密钥生成主密钥 * 协议结构 ```cpp struct Security_param { byte client_random[LEN_RANDOM_BYTES]; byte server_random[LEN_RANDOM_BYTES]; byte pre_master_secert[LEN_PRE_MASTER_SECRET]; byte master_secret[LEN_MASTER_SECERT]; // AES Keys and Ivs byte client_write_key[LEN_WRITE_KEY]; byte server_write_key[LEN_WRITE_KEY]; byte client_write_iv[LEN_WRITE_IV]; byte server_write_iv[LEN_WRITE_IV]; }; ``` - [x] GCM算法加解密实现 * 加解密函数 * `data_dec()` * `data_enc()` * 加密消息格式 | SeqNo | Cipher | AuthTag | | :----: | :----: | :-----: | | 8Bytes | xBytes | 16Bytes | * 附加认证信息AAD选取 | SeqNo | Type | EncryptedDataLen | | :----: | :---: | :--------------: | | 8Bytes | 1Byte | 2Bytes | ##### 第二阶段：Diffie-Hellman 中间人攻击方法研究与实现 这里我们假设有三方主机：A，B，C。其中A为正常用户，B为服务器，C为中间人 - [x] 连接盗用测试 * Libnet构建ARP包 * ARP欺骗 - [x] 中间人攻击 * 中间人扮演两个角色 * 服务器端（A <--> C） * 处理与客户端通信： ```cpp virtual int deal_appdata_server(char *buf, u_short len_payload, Security_param &sp) ``` * 客户端（C <--> B） * 处理与服务器通信 ```cpp virtual int deal_appdata_client(char *buf, u_short len_payload, Security_param &sp); ``` ##### 第三阶段：Diffie-Hellman 协议改进 - [x] 预共享秘钥协议实现（PSK协议） > In [cryptography](https://en.wikipedia.org/wiki/Cryptography), a **pre-shared key** (**PSK**) is a [shared secret](https://en.wikipedia.org/wiki/Shared_secret) which was previously shared between the two parties using some [secure channel](https://en.wikipedia.org/wiki/Secure_channel) before it needs to be used. [Pre-shared key]: https://en.wikipedia.org/wiki/Pre-shared_key 如果我们使用预共享协议，很大程度上它只是用来对交换密钥进行验证的，这里我们可以使用对称密钥也可以使用非对称密钥，TLS中使用对称密钥对DH协议进行了认证： > Let Z be the value produced by this computation (with leading zero bytes stripped as in other Diffie-Hellman-based ciphersuites). Concatenate a uint16 containing the length of Z (in octets), Z itself, a uint16 containing the length of the PSK (in octets), and the PSK itself. [RFC4279]: https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc4279#section-3 下面是`Pre-master key`的结构： | Len Shared Secret | Shared Secret | Len PSK | PSK | | :---------------: | :-----------: | :-----: | :----: | | 2Bytes | Nbytes | 2Bytes | Nbytes | 由于中间人通过监听无法获得PSK，因此其无法生成对应的`Pre-master key`， 这里我规定了`Pre-master key`的长度为48字节，方便后续计算，因此可使用合适的安全哈希函数缩减其长度。 有了`Pre-master key`，后续便可使用[Key derivation function](https://en.wikipedia.org/wiki/Key_derivation_function)来计算`master key`来生成通信密钥。 [^PSK密钥生成]: https://www.helplib.cn/beryl/generate-pre-shared-key-in-linux