Padding oracle atağı

Kriptolojide **padding oracle atağı** kriptografik bir mesaja padding(doldurma) denilen yöntemin uygulanması sonucunda ortaya çıkmaktadır.  kriptografide özellikle  değişken uzunluktaki mesajların uzatılarak aynı blok uzunluğuna gelmesi için doldurulmasını sağlamaktadır. Açık anahtarlamalı yapılarda da  kullanılmaktadır. , kriptografide bir testin başarılı olup olmadığını gösteren mekanizmaya denir. Bu mekanizma genellikle karşımıza sunucu olarak çıkmaktadır. Padding oracle atağı da, mesaj bloklarının doldurulmasının doğru olup olmamasına cevap verilmesi özelliğine dayanmaktakdır. Bu atak genellikle blok şifrelemelerde kullanılan  moduyla ilişkilendirilir. Ayrıca asimetrik algoritmalarda (örneğin ) padding oracle zafiyeti olabilir.

## Simetrik Şifreleme
Simetrik kriptografide, padding oracle atağı  ()  işlemine uygulanabilir. Sunucunun blok doldurma işleminin doğru olup olmadığı bilgisini sızdırması sonucunda saldırgana şifreleme anahtarını bilmeden sunucunun anahtarını kullanarak, şifreyi çözmesine imkân tanımaktadır. CBC modunun şifre çözme mekanizması aşağıda gösterilmiştir.

### CBC Modda Atak Örneği
Saldırganın elinde üç adet C_1, C_2, C_3 şifreli blok olduğunu ve ikinci bloğun (yani P_2) şifresini çözmek istediğini farzedelim. Saldırgan sadece C_3 son bloğun   doldurma(padding)  metodu ile doğru olarak doldurulduğunu (padded) biliyor. PKCS7'de doldurma işlemi, n byte kadar eksik byte varsa oraya 0xn şeklindedir. Aşağıdaki resim doldurma işlemini özetlemektedir.

CBC şifre çözme işlemi yukarıdaki resimde de belirtildiği gibi şu şekilde çalışır  P_i = D_K(C_i) \oplus C_{i-1}, C_0 = IV. Eğer saldırgan C_1 in son byte'ını değiştirip, (IV,C_1,C_2)'i sunucuya gönderirse, P_1'in tüm bloğu  ve P_2'nin son byte'ı (  operasyonundan dolayı) etkilenir.

Bundan sonra sunucu, en son şifresi çözülen blokun (yani P_2) doldurmasının(padding) doğru olup olmadığını döndürür (bu kontrol şifresiz mesaj işlenmeden önce gerçekleştirilir).

b_{-1}, C_1'in son byte'ı olsun. Saldırgan b_{-1}'i şu şekilde değiştirsin b_{-1} = b_{-1} \oplus z_{-1} \oplus \text{0x01} (z_{-1}, P_2'in tahmin edilen son byte'ı olsun). Eğer z_{-1} doğru bir tahmin ise (yani P_2'nin doğru son byte'ı ise), sunucu doldurma(padding) hatası vermeyecektir. Eğer sunucu doldurma (padding) hatası verirse, saldırgan z_{-1}'in hatalı olduğunu anlayacaktır. Bu sebepten saldırgan z_{-1} için diğer değerleri deneyecektir. Bu şekilde 255 denemede z_{-1}'in değeri bulunmuş olacaktır. Sonuç olarak P_2'nin son byte'ı elde edilmiş olur.

Saldırgan  P_2'nin son byte'ını elde ettikten sonra son byte'dan bir önceki byte'ı bulmaya çalışacaktır. Bunu da b_{-1} = b_{-1} \oplus z_{-1} \oplus \text{0x02} ve b_{-2} = b_{-2} \oplus z_{-2} \oplus \text{0x02} şeklinde yapacaktır.

Böylelikle saldırgan tüm bloğu elde edebilecektir.

Farz edelimki 128 bits  kullanılarak şifrelenmiş bloklar var elimizde. Saldırgan P_2'yi 255⋅16 = 4080 denemede elde edebilecektir. Bu atak birkaç saniye içinde başarıyla gerçekleştirilebilir.

## Padding oracle atakları
Orijinal padding oracle atağı 2002 yılında   tarafından yazılmıştır. 2010 yılında ise atak, JavaServer Faces, Ruby on Rails ve ASP.NET. gibi web çatılarına uygulanmıştır. 2012'de bazı güçlendirilmiş donanımlarada atak yapılabildiği gösterilmiştir

Birçok TLS geliştiricisi tarafından bu zafiyet giderilmiş olsa da zaman yan-kanal analizi kullanan  olarak bilinen atak 2013 yılında yayınlandı. 2014 başlarında, gerçek hayatta bir tehdit olarak değerlendirilmese de teoride ( bkz: ) bazı sınıf cihazlarda hala uygulanabilir durumdadır. 2015'te, kriptografik protokollere yapılan ataklar indirgeme () atakları örneğin Logjam ve Export RSA/FREAK atakları gibi karşımıza çıkmaktadır. Bu atak destekleyen istemcilerin daha düşük seviyeli protokelleri kullandırılması prensibine dayanmaktadır. 2014 sonlarında ortaya çıkan PODDLE atağı ise hem indirgeme(SSLv3.0) hem de padding oracle atağını kullanarak güvensiz protokol kullanımını sağlayarak transfer edilen şifreli verinin ele geçirilmesini sağlamaktadır.

## Kaynakça