RedisSentry: защищаем python web-сервер от подбора пароля на примере django

~7000 шт/час
1 IP, 1 процесс

Способы борьбы с перебором пароля
Captcha, (Сompletely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart)
+ отпугивает не особо заинтересованных атакующих
− отпугивает и обычних пользователей тоже
+ скрипт из пары строчек уже не сработает
− есть специализированные программы-распознаватели и люди-распознаватели
Throttling, задержка ответа сервера
+ несколько снижает эффективность атаки
− может раздражать пользователя
− сложности реализации на синхронном сервере
Блокировки, не допускает к аутентификации в течение некоторого времени
+ практически неощутимо для пользователя
+ более эффективно сдерживает атаки

Модули защиты от перебора пароля:
взлом
твиттера
Социальная
сеть

Модули защиты от перебора пароля:
способы интеграции

Особенности реализации
• /django-axes/ успешный вход сбрасывает счетчик:
- 4*admin, 1*hacker, 4*admin, …

Уязвимости реализации (устранимые)
сброс
счетчика

Особенности реализации
• /main db/ скорость обработки отказа в аутентификации => DDOS
• /django-axes/ успешный вход сбрасывает счетчик:
- 4*admin, 1*hacker, 4*admin, …

main db
main db
main db
main db
main db
main db
Уязвимости реализации (устранимые)
…
IP
username
IP
IP & username
IP либо IP+username
global либо IP
счетчики
memcached
ratelimitcache
main db
django snippet #1083
redis
memcached
storage
django-axes
django-redissentry
django-lockout
django-failedloginblocker
django-brutebuster
DDOS
DDOS
DDOS
сброс
счетчика
main db
DDOS

Особенности реализации
• /main db/ скорость обработки отказа в аутентификации => DDOS
• /django-axes/ успешный вход сбрасывает счетчик:
- 4*admin, 1*hacker, 4*admin, …
• /username/ возможность неограниченного переполнения БД

username
IP & username
IP либо IP+username
username
IP & username
IP либо IP+username
Уязвимости реализации (устранимые)
…
IP
IP
global либо IP
счетчики
memcached
ratelimitcache
main db
django snippet #1083
redis
memcached
main db
main db
main db
storage
django-axes
django-redissentry
django-lockout
django-failedloginblocker
django-brutebuster
DDOS
DDOS
DDOS
overflow
overflow
overflow
подмена
заголовков
сброс
счетчика
DDOS

1-to-1 1-to-m m-to-1
Архитектура модуля
proxy, NAT =>блок. целая подсеть
IP-address

Архитектура модуля
• IP-address:
1.2.3.4
[e-mail]

Уязвимости архитектуры (неустранимые)

Цель работы
Создание надежного модуля защиты от брутфорса,
который можно было бы использовать в production.
Подобрать набор фильтров, который бы одновременно:
− позволял защищать сервер от всех перечисленных видов атак
− не блокировал лишний раз пользователя только по той причине,
что из-под его IP была атака и/или на его эккаунт была атака
− не допускал возможности переполнения базы данных счетчиков.

Блок-схема
auth
error

Блок-схема
auth
error
ip ∈ blacklist ?
ok
no
yes
c++

Блок-схема
auth
username ∈ blacklistB ?
ok
no
yes
ip ∈ blacklistA ?
no
yes
error
cA++
cB++

Блок-схема
auth
error
ok
no
yes
cA++
ip ∈ blacklistA ?
no
yes
cB++
ip, username ∈ whitelist ?
no
yes
add to
whitelist
username ∈ blacklistB ?

Блок-схема
auth
error
username ∈ blacklistB ?
ok
no
yes
cA++
ip ∈ blacklistA ?
no
yes
cB++
ip ∈ whitelist ?
no
yes
ip,username ∈ blacklistW ?
yes
auth
ok
error
cW++
add to
whitelist
no

Диаграмма состояний - 1
5 failed attempts
10 min block
5 failed attempts
30 min block
5 failed attempts
1 hour block
5 failed attempts
5 min block
5 failed attempts
23 hours block
5 failed attempts
23 hours block
. . .

Диаграмма состояний - 2
5 failed attempts
10 min block
5 failed attempts
30 min block
5 failed attempts
1 hour block
5 failed attempts
5 min block
5 failed attempts
23 hours block
5 failed attempts
23 hours block
. . .
9 blocked attempts
1 hour block
9 blocked attempts
1 hour block
. . .
из исходного состояния
из заблокированного состояния

Диаграмма состояний - 3 (RedisSentryPlus)
5 failed attempts
10 min block
5 failed attempts
30 min block
5 failed attempts
1 hour block
5 failed attempts
5 min block
5 failed attempts
9 blocked attempts
3..23 hours block
9 blocked attempts
1 hour block
из исходного состояния
из «явно» заблокированного состояния
из «неявно» заблокированного состояния
3 blocked attempts
3..23 hours block
3 blocked attempts
3..23 hours block

Счетчик whitelist’а
• IP: 193.124.10.53 Username: [e-mail]
15 bytes ~50 bytes
4*uchar 4 bytes /24 3 bytes
user_id ~8 bytes
hash(username):
md5(username) 16 bytes
232 = 4*109
7*109 (1 Nov 2011)
? 4 bytes
log26 232=6.8

Hash-функции
• 4 bytes hash-functions:
- additive/xor/rot
- elf/snx/djb
- fnv/one-at-a-time
- superfasthash/lookup3 - murmur3
- md5[:4]
300k
313k/316k/173
2166/57/13
15/9
18/10
5
9
100k
98k/100k/35
364/5/0
1/9
18/10
0
1

Счетчики
development
production
Ac:ip
Ab:ip
Bc:username
Bb:username
Wc:ip:username
Wb:ip:username
a....
A....
b....
B....
c.......
C.......
ip
hash(username)
ip
hash(username)
18
18
53
53
68
68
5
5
5
5
8
8
bytes
bytes

Админка

Выбор инструментария
• почему redis, а не couchdb?
− expire
• почему redis, а не mongodb?
− expire
− лучшая устойчивость к перезагрузкам
• почему redis, а не memcached?
− удобные структуры данных
− лучший контроль используемой памяти
− масштабирование (шардинг)
• почему nosql а не sql?
− в основном доступ key-value
− скорость

Техническая информация
• Лицензия: MIT
• Исходный код:
- https://github.com/axil/redissentry-core
- https://github.com/axil/django-redissentry
• Тестовая инсталляция:
- http://redissentry.alwaysdata.net

Установка и интеграция
• flask:
• django:
MIDDLEWARE_CLASSES += 'redissentry.middleware.RequestMiddleware',
INSTALLED_APPS += 'redissentry',
def protected_auth(username, password):
sentry = RedisSentry(ip, username)
msg = sentry.ask()
if msg != ‘’:
raise Exception(msg)
result = auth(username, password)
msg = sentry.inform(bool(result))
if msg != ‘’:
raise Exception(msg)
return result
pip install django-redissentry

Заключение
• защита от атак: 1 IP-1 account; 1 IP-many accounts; many IP-1 account
• «гуманность» блокировки за счёт whitelist’а
• невозможность произвольного переполнения базы данных счетчиков
• крайне высокая скорость отказа в допуске к авторизации
• кумулятивное нарастание времени блокировки
• мелкие know-how:
- простейший скрипт с фикс. временем задержки блокируется на всё время его работы;
- эффективное время блокировки для атакующего больше, чем для обычного пользователя;
- обработка попыток авторизоваться из заблокированного состояния;

Спасибо за внимание!
Максимов Лев Викторович
RedisSentry: защищаем python web-сервер
от подбора пароля на примере django

1-to-1 1-to-m m-to-1
Архитектура модуля
proxy, NAT =>блок. целая подсеть
IP-address