Cache Poisoning là gì? Tin tặc thao túng bộ nhớ đệm web như thế nào và cách phòng chống

Bộ nhớ đệm web đóng vai trò quan trọng trong việc tăng tốc độ duyệt web của chúng ta. Chúng lưu trữ các bản sao của các trang web và tài nguyên khác để người dùng có thể truy cập nhanh hơn.

Nhưng điều gì sẽ xảy ra khi những bộ nhớ đệm này trở thành công cụ cho tin tặc?

Bộ nhớ đệm web là gì?

Bộ nhớ đệm có nghĩa là lưu trữ một bản sao của một phần nội dung. Bộ nhớ đệm web lưu trữ tạm thời các bản sao của các trang web hoặc một phần nội dung web.

Khi bạn truy cập một trang web, trình duyệt của bạn có thể lưu trữ một số thành phần, chẳng hạn như hình ảnh và tập lệnh. Vì vậy, lần sau khi bạn truy cập lại trang web đó, trình duyệt có thể tải nó nhanh hơn.

Bộ nhớ đệm giúp tăng tốc trang web. Nó làm giảm lượng dữ liệu phải truyền qua mạng. Điều này làm cho việc duyệt web hiệu quả hơn và mang lại trải nghiệm mượt mà hơn cho người dùng.

Bộ nhớ đệm có nhiều loại khác nhau như sau:

• Bộ nhớ đệm của trình duyệt: Trình duyệt của bạn lưu giữ một bản sao của các trang web, hình ảnh và nội dung khác được truy cập gần đây.
• Bộ nhớ đệm CDN: CDN lưu trữ các bản sao của tài nguyên web ở nhiều địa điểm trên toàn thế giới. Điều này đảm bảo rằng người dùng truy cập vào một máy chủ gần đó, giảm thời gian tải.
• Bộ nhớ đệm Proxy ngược: Máy chủ proxy ngược nằm giữa người dùng và máy chủ web. Nó lưu trữ nội dung để giảm tải cho máy chủ và cải thiện thời gian phản hồi.

Bộ nhớ đệm web hoạt động dựa trên một số nguyên tắc cơ bản:

• Hết hạn: Nội dung được lưu trong bộ nhớ đệm có giá trị thời gian tồn tại (TTL). Sau TTL này, bộ nhớ đệm sẽ bị xóa.
• Xác thực: Bộ nhớ đệm kiểm tra với máy chủ để xem nội dung được lưu trữ có còn hợp lệ hay cần được làm mới hay không.
• Làm mất hiệu lực: Nếu nội dung của trang web cập nhật, nó sẽ xóa bộ nhớ đệm và tìm nạp phiên bản mới nhất từ máy chủ.

Quá trình nhiễm độc bộ nhớ đệm (Cache Poisoning) diễn ra như thế nào?

Cache poisoning là một cuộc tấn công mạng trong đó tin tặc thao túng dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ đệm web. Bộ nhớ đệm lưu trữ phiên bản có hại hoặc đã thay đổi, không phải là trang thực.

Khi người dùng yêu cầu nội dung được lưu trong bộ nhớ đệm này, họ sẽ nhận được dữ liệu bị thao túng. Cuộc tấn công này có thể dẫn đến việc các tập lệnh nguy hiểm chạy trên trình duyệt của người dùng.

Trong một cuộc tấn công cache poisoning, tin tặc khai thác cách hệ thống bộ nhớ đệm lưu trữ nội dung. Dưới đây là giải thích đơn giản về cách thức hoạt động của cuộc tấn công này.

Đầu tiên, kẻ tấn công xác định tài nguyên nào trên trang web được lưu trong bộ nhớ đệm. Họ tìm kiếm các trang hoặc tài nguyên mà bộ nhớ đệm có thể lưu trữ dựa trên URL hoặc tiêu đề yêu cầu.

Sau đó, kẻ tấn công tạo một yêu cầu bao gồm nội dung có hại. Yêu cầu này sẽ trông giống như một yêu cầu hợp pháp để bộ nhớ đệm lưu trữ phản hồi.

Máy chủ xử lý yêu cầu và trả về phản hồi được lưu trong bộ nhớ đệm. Nếu máy chủ bộ nhớ đệm không kiểm tra yêu cầu, nó sẽ lưu trữ nội dung độc hại.

Bây giờ, khi người dùng yêu cầu tài nguyên được lưu trong bộ nhớ đệm, bộ nhớ đệm sẽ phục vụ phiên bản độc hại thay vì phiên bản hợp pháp.

Kỹ thuật tấn công Cache Poisoning phổ biến hiện nay

1. Tấn công host header

“Host header” chỉ định miền mà yêu cầu dành cho. Kẻ tấn công có thể thay đổi header này. Chúng có thể đánh lừa máy chủ lưu trữ phản hồi độc hại.

Ví dụ: Yêu cầu bình thường

GET /resource HTTP/1.1
Host: www.example.com

Yêu cầu độc hại

GET /resource HTTP/1.1
Host: attacker.com

Nếu bộ nhớ đệm lưu trữ phản hồi dựa trên máy chủ bị thao túng, tất cả người dùng của “www.example.com” có thể nhận được nội dung độc hại.

2. Đầu độc tham số HTTP

Kẻ tấn công có thể đưa các tham số không mong muốn vào URL. Điều này làm thay đổi hành vi của máy chủ và đầu độc bộ nhớ đệm.

Ví dụ: URL bình thường :https://www.example.com/page?id=123

URL độc hại :https://www.example.com/page?id=123&malicious_flag=101

Nếu máy chủ không lọc các tham số này, nó có thể lưu trữ nội dung khác nhau. Người dùng tiếp theo truy cập URL bình thường có thể nhận được nội dung bị nhiễm độc.

3. Thay đổi Header Vary

Header Vary được dùng để phản hồi HTTP. Nó cho bộ nhớ đệm biết cách lưu trữ các phiên bản khác nhau của tài nguyên web dựa trên các tiêu đề yêu cầu nhất định.

Ví dụ: nếu máy chủ gửi header “Vary: User-Agent”, điều đó có nghĩa là phản hồi có thể khác nhau tùy thuộc vào tác nhân người dùng của máy khách. Vì vậy, bộ nhớ đệm sẽ lưu trữ các phiên bản riêng biệt của tài nguyên cho các tác nhân người dùng khác nhau. Ví dụ: một cho trình duyệt máy tính để bàn và một cho trình duyệt di động.

Nếu header “Vary” không được kiểm tra đúng cách, kẻ tấn công có thể thao túng tiêu đề yêu cầu để đầu độc bộ nhớ đệm.

Ví dụ: kẻ tấn công có thể tạo một yêu cầu với header “User - agent” bị thao túng. Điều này có thể dẫn đến nội dung độc hại được lưu trong bộ nhớ đệm cho người dùng tiếp theo.

Các biện pháp phòng ngừa Cache Poisoning hiệu quả

Giờ chúng ta đã hiểu cách thức hoạt động của đầu độc bộ nhớ đệm, hãy xem cách bảo vệ bản thân khỏi nó:

1. Xác thực đầu vào thích hợp

Luôn lọc và kiểm tra đầu vào từ người dùng. Đặc biệt là khi nói đến tiêu đề yêu cầu và tham số URL. Điều này ngăn chặn kẻ tấn công đưa nội dung có hại vào các yêu cầu được lưu trong bộ nhớ đệm.

Đặt chính xác các tiêu đề bộ nhớ đệm như “Cache-Control” và “Expires” để tránh lưu trữ dữ liệu nhạy cảm. Sử dụng các tiêu đề như “no-cache”, “no-store” và “must-revalidate” cho nội dung động hoặc nhạy cảm.

2. Cấu hình khóa bộ nhớ đệm

Đặt các khóa bộ nhớ đệm đúng cách để tránh lưu trữ các phản hồi có tham số dành riêng cho người dùng. Đừng sử dụng tiêu đề yêu cầu hoặc tham số truy vấn mà kẻ tấn công có thể dễ dàng thao túng.

3. HTTPS - Lá chắn bảo vệ an toàn

Sử dụng HTTPS giúp ngăn chặn kẻ tấn công chặn và sửa đổi yêu cầu và phản hồi. HTTPS cũng làm giảm nguy cơ tấn công đầu độc bộ nhớ đệm, vì nó đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.

4. Triển khai HTTPS

Sử dụng HTTPS giúp ngăn chặn kẻ tấn công chặn và sửa đổi các yêu cầu và phản hồi. HTTPS cũng làm giảm nguy cơ tấn công đầu độc bộ nhớ đệm vì nó đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.

Kết luận

Cache Poisoning gây ra rủi ro đáng kể cho các ứng dụng web và người dùng. Tin tặc có thể thao túng nội dung được lưu trong bộ nhớ đệm để phục vụ dữ liệu độc hại hoặc đánh cắp thông tin nhạy cảm.

Bạn có thể bảo vệ ứng dụng web của mình khỏi việc đầu độc bộ nhớ đệm bằng cách tìm hiểu cách thức hoạt động của nó và sử dụng các biện pháp phòng ngừa thích hợp. Với cách tiếp cận đúng đắn, bạn có thể đảm bảo trải nghiệm duyệt web an toàn hơn cho người dùng của mình.