Schwacher PRNG

OWASP-Kategorie: MASVS-CRYPTO: Kryptografie

Übersicht

Ein Pseudozufallszahlengenerator (PRNG) ist ein Algorithmus, der vorhersehbaren Zahlenfolgen basierend auf einem Startwert, der Seed genannt wird. A Eine von PRNG generierte Zahlenfolge hat ungefähr dieselben Eigenschaften wie eine eine echte Zufallszahl, ist aber schneller und rechenintensiver zu erstellen.

Mit anderen Worten: PRNGs haben höhere Zusicherungen als schwache Zufallsgeneratoren (z.B. java.math.Random) hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Entropieverteilung, die emulieren, wirklich zufällige Zahlensequenzen. Die Erzeugung von wirklich zufälligen Zahlen erfordert spezialisierten Geräten und liegt häufig außerhalb des normalen Entwicklungsbereichs. Dieses Das Dokument befasst sich nicht mit der Generierung von Zahlen, sondern nur PRNGs, da sie die verwendete Standardmethode sind.

Sicherheitslücken bei schwachen PRNGs treten auf, wenn Entwickler einen regulären PRNG für kryptografische Zwecke anstelle eines kryptografisch sicheren PRNG (CSPRNG) verwenden. CSPRNGs haben strengere Anforderungen und wenn der Seed-Wert unbekannt ist, müssen sie einem Angreifer nur einen unerheblichen Vorteil bei der Unterscheidung aus einer tatsächlichen Zufallssequenz stammen.

Angreifer können die generierte Zahlensequenz auch erraten, wenn vorhersehbare Startwerte – z. B. solche, die vom Entwickler hartcodiert wurden – zum Initialisieren eines PRNG oder CSPRNG verwendet werden, da der Angreifer den Startwert erraten und so die vom PRNG generierte Ausgabe vorhersagen kann.

Positiv beeinflussen

Wenn ein nicht kryptografisch sicherer PRNG in einem Sicherheitskontext wie der Authentifizierung verwendet wird, kann ein Angreifer möglicherweise die zufällig generierten Zahlen erraten und so Zugriff auf privilegierte Daten oder Funktionen erhalten.

Abwehrmaßnahmen

Allgemein

java.security.SecureRandom

Aus Sicherheitsgründen empfohlen. Wenn die Linux-Kernelversion 5.17 oder höher ist oder das Blockieren des Threads akzeptabel ist, warten Sie, bis genügend Entropie angesammelt wurde, bevor Sie die Zufallszahlen generieren (d. h. /dev/random verwenden). Rufen Sie dazu getInstanceStrong() auf:

Kotlin

val rand = SecureRandom.getInstanceStrong()

Java

SecureRandom rand = SecureRandom.getInstanceStrong();

Andernfalls sollte bei Linux-Kernelversionen vor 5.17, wenn das Blockieren des Threads beim Generieren von Zufallszahlen nicht zulässig ist, der SecureRandom-Konstruktor direkt aufgerufen werden:

Kotlin

import java.security.SecureRandom

object generateRandom {
    @JvmStatic
    fun main(args: Array<String>) {
        // Create instance of SecureRandom class
        val rand = SecureRandom()

        // Generate random integers in range 0 to 999
        val rand_int = rand.nextInt(1000)

        // Use rand_int for security & authentication
    }
}

Java

import java.security.SecureRandom;

public class generateRandom {

    public static void main(String args[])
    {
        // Create instance of SecureRandom class
        SecureRandom rand = new SecureRandom();

        // Generate random integers in range 0 to 999
        int rand_int = rand.nextInt(1000);

        // Use rand_int for security & authentication
    }
}

SecureRandom erhält den Standard-Seed von /dev/urandom und wird automatisch verwendet, wenn das Objekt erstellt oder abgerufen wird. Daher muss der PRNG nicht explizit initialisiert werden. Generell wird eine deterministische Verwendung von SecureRandom nicht empfohlen, insbesondere wenn dadurch ein Startwert hartcodiert wird, der von jedem sichtbar ist, der die App dekompiliert. Entwickler, die reproduzierbare pseudozufällige Ausgabe generieren möchten, sollten geeignetere Primitive wie HMAC, HKDF und SHAKE verwenden.

java.util.Random

Vermeiden Sie sie für Sicherheits-/Authentifizierungszwecke, für andere Zwecke ist ihre Verwendung akzeptabel.

Kotlin

import java.util.Random

object generateRandom {
    @JvmStatic
    fun main(args: Array<String>) {
        // Create instance of SecureRandom class
        val rand = Random()

        // Generate random integers in range 0 to 999
        val rand_int = rand.nextInt(1000)
    }
}

Java

import java.util.Random;

public class generateRandom {

    public static void main(String args[])
    {
        // Create instance of Random class
        Random rand = new Random();

        // Generate random integers in range 0 to 999
        int rand_int = rand.nextInt(1000);
    }
}

Ressourcen