Resultados do TPS 2017

Durante o Teste Público de Segurança do Sistema Eletrônico de Votação de 2017, encontramos vulnerabilidades que permitiam execução de código arbitrário na Urna Eletrônica.

Conteúdo deste repositório

Palestra técnica

Slides da palestra técnica com nossos relatos dos testes.

Cifragem e decifragem do sistema de arquivos

O cartão de carga da urna utiliza o sistema de arquivos ueminix (customizado pelo TSE), que ofusca o conteúdo dos arquivos cifrando-os com AES-XTS.

Disponibilizamos aqui dois utilitários relacionados a esse sistema de arquivos:

encall.py: cifra os arquivos originais, criando um diretório enc com os arquivos cifrados.
decall.py: decifra os arquivos do diretório enc, criando um diretório dec com todos os arquivos decifrados.

Note que é necessário fornecer a imagem do disco (dsk.img), por dois motivos:

O padding da cifra não pode ser lido diretamente a partir do espaço de usuário, portanto lemos da imagem de disco.
Uma das chaves do AES-XTS está contida no segundo setor da partição, e é recuperada pelos próprios utilitários.

A outra chave do AES-XTS pode ser recuperada do código do ueminix no kernel, e deve ser configurada diretamente no código fonte dos utilitários (variável key1). Sem acesso ao código fonte, essa chave poderia ser obtida através de engenharia reversa do bootloader e do kernel decifrado (ver relatório feito pelo TSE).

Alteração de votos na urna

O arquivo exploit.py ilustra o ataque que propomos para alterar votos na urna. Infectamos a biblioteca hkdf com um código que, por sua vez, infecta o espaço de memória do executável vota (software de votação).

Os trechos de código do hkdf e do vota replicam a estrutura do software original da urna eletrônica, permitindo simular o ataque em um modelo simplificado muito próximo do sistema real.

Assim como o software original da urna, o simulador do software de votação é um software de 32 bits. Por isso, caso o seu sistema seja de 64 bits, você precisa instalar as bibliotecas de 32 bits para conseguir executá-lo. Por exemplo, caso você utilize Debian ou Ubuntu, execute os seguintes comandos:

sudo dpkg --add-architecture i386
sudo apt-get update
sudo apt-get install libqt5multimedia5:i386

Para executar o simulador do software de votação, entre no diretório exploit e execute make test_cli para iniciar o simulador modo texto, ou make test_gui para iniciar o simulador gráfico.

Para infectar a biblioteca, instale o pwntools e execute make exploit_cli para comprometer o simulador modo texto, ou make exploit_gui para comprometer o simulador modo gráfico.

Depois disso, ao executar novamente o simulador do software de votação, você observará que os votos foram alterados.

Se quiser restaurar o comportamento original, execute make restore.

Fluxo de um ataque real

Um ataque real seguiria o seguinte fluxo:

Obteríamos a imagem com o conteúdo de uma mídia de carga
Faríamos engenharia reversa no bootloader e no kernel decifrado para obter a chave que cifra/decifra os outros arquivos da mídia de carga
Decifraríamos o sistema de arquivos
Executaríamos o exploit para infectar o arquivo libhkdf.so original
Cifraríamos novamente para gerar uma mídia de carga modificada

Sobre a equipe

Nossa equipe é composta por membros do ELT, time interinstitucional que participa de competições de CTF. Conheça também o Pwn2Win, competição organizada anualmente por nós.

Eversonbri/tps2017