物聯(lián)網(wǎng)安全之MQTT協(xié)議安全

大家好，我是銀基Tiger Team的BaCde，今天來說說MQTT協(xié)議的安全。

MQTT 全稱為 Message Queuing Telemetry Transport（消息隊(duì)列遙測傳輸）是是ISO 標(biāo)準(zhǔn)(ISO/IEC PRF 20922)下基于發(fā)布/訂閱方式的消息協(xié)議，由 IBM 發(fā)布。由于其輕量、簡單、開放和易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)非常適合需要低功耗和網(wǎng)絡(luò)帶寬有限的IoT場景。比如遙感數(shù)據(jù)、汽車、智能家居、智慧城市、醫(yī)療醫(yī)護(hù)等。

MQTT協(xié)議

MQTT協(xié)議為大量計(jì)算能力有限，低帶寬、不可靠網(wǎng)絡(luò)等環(huán)境而設(shè)計(jì)，其應(yīng)用非常廣泛。目前支持的服務(wù)端程序也較豐富，其php，JAVA，Python，C，C#等系統(tǒng)語言也都可以向MQTT發(fā)送相關(guān)消息。目前最新的版本為5.0版本，可以在https://github.com/mqtt/mqtt.github.io/wiki/servers 這個連接中看到支持MQTT的服務(wù)端軟件。其中hivemq中提到針對汽車廠商的合作與應(yīng)用，在研究過程中會發(fā)現(xiàn)有汽車行業(yè)應(yīng)用了MQTT協(xié)議。

以下列舉我們關(guān)心的幾項(xiàng)：

使用發(fā)布/訂閱的消息模式，支持一對多的消息發(fā)布；
消息是通過TCP/IP協(xié)議傳輸；
簡單的數(shù)據(jù)包格式；
默認(rèn)端口為TCP的1883，websocket端口8083，默認(rèn)消息不加密。8883端口默認(rèn)是通過TLS加密的MQTT協(xié)議。

發(fā)布/訂閱模式

MQTT協(xié)議中有三種角色和一個主要概念，三種角色分別是發(fā)布者（PUBLISHER）、訂閱者（SUBCRIBER）、代理（BROKER），還有一個主要的概念為主題（TOPIC）。

消息的發(fā)送方被稱為發(fā)布者，消息的接收方被稱為訂閱者，發(fā)送者和訂閱者發(fā)布或訂閱消息均會連接BROKER，BROKER一般為服務(wù)端，BROKER存放消息的容器就是主題。發(fā)布者將消息發(fā)送到主題中，訂閱者在接收消息之前需要先“訂閱主題”。每份訂閱中，訂閱者都可以接收到主題的所有消息。

其MQTT協(xié)議流程圖如下：

這里不對協(xié)議進(jìn)行過多介紹，感興趣的大家可以結(jié)尾處的引用查看。

MQTT的攻擊點(diǎn)

根據(jù)其特性，可以擴(kuò)展如下幾個攻擊點(diǎn)：

授權(quán)：匿名連接問題，匿名訪問則代表任何人都可以發(fā)布或訂閱消息。如果存在敏感數(shù)據(jù)或指令，將導(dǎo)致信息泄露或者被惡意攻擊者發(fā)起惡意指令；
傳輸：默認(rèn)未加密，則可被中間人攻擊。可獲取其驗(yàn)證的用戶名和密碼；
認(rèn)證：弱口令問題，由于可被爆破，設(shè)置了弱口令，同樣也會存在安全風(fēng)險；
應(yīng)用：訂閱端明文配置導(dǎo)致泄漏其驗(yàn)證的用戶名和密碼；
漏洞：服務(wù)端軟件自身存在缺陷可被利用，或者訂閱端或服務(wù)端解析內(nèi)容不當(dāng)產(chǎn)生安全漏洞，這將導(dǎo)致整個系統(tǒng)。

MQTT的利用

目前已經(jīng)有針對MQTT的開源利用工具，這里主要以mqtt-pwn這塊工具為主。mqtt-pwn這塊工具功能強(qiáng)大易用。github地址為https://github.com/akamai-threat-research/mqtt-pwn，使用文檔地址為https://mqtt-pwn.readthedocs.io/en/latest/。

工具安裝mqtt-pwn的安裝很簡單。可以直接安裝到本機(jī)，也可以直接使用Docker的方式。文本直接使用docker方式。首先確保已經(jīng)安裝docker和docker-compose。然后運(yùn)行如下命令進(jìn)行安裝:

git clone https://github.com/akamai-threat-research/mqtt-pwn.git
cd mqtt-pwn
docker-compose up --build --detach

運(yùn)行：

docker-compose ps
docker-compose run cli

即可看到mqtt-pwn的界面。

MQTT匿名訪問

有一些MQTT的服務(wù)端軟件默認(rèn)是開啟匿名訪問，如果管理員沒有網(wǎng)絡(luò)安全意識或懶惰，只要對公網(wǎng)開放，任何人都可以直接訪問。

使用mqtt-pwn的connect命令進(jìn)行連接。connect -h 顯示幫助信息，其他命令也是如此，使用時，多看幫助和文檔，很快就可以熟悉使用。對于開啟匿名的服務(wù)，直接connect -o host 即可，當(dāng)然該命令也支持輸入用戶名和密碼。如果沒有顯示連接異常，就表示連接成功。連接成功后，可使用system_info 查看系統(tǒng)信息。

接下來就可以查看topic信息等內(nèi)容。這時先執(zhí)行discovery，等待顯示scan #1 has finished，接下來執(zhí)行scans -i 序號，在執(zhí)行topics命令即可看到topic信息。其中disconvery可以使用-t參數(shù)設(shè)置超時時間。topics命令可以使用-l參數(shù)設(shè)置查看條數(shù)。

可以輸入messages查看topic的內(nèi)容。使用-l限制條數(shù)，-i參數(shù)查看某個單條消息內(nèi)容等。

MQTT用戶名密碼爆破

metasploit帶有MQTT的爆破模塊，經(jīng)過實(shí)際測試，效果并不理想。這里仍然以mqtt-pwn來進(jìn)行介紹。mqtt-pwn具有bruteforce功能，并帶了一個簡單的字典，可以爆破MQTT的用戶名和密碼。

bruteforce --host host --port port -uf user_dic -pf pass_dic

端口默認(rèn)是1883，用戶和密碼字典默認(rèn)會在mqtt-pwn的resources/wordlists 文件夾下。

例如執(zhí)行bruteforce --host 127.0.0.1爆破。爆破成功后就可以使用上面講到的內(nèi)容進(jìn)行連接進(jìn)行操作，在連接時加上用戶名和密碼選項(xiàng)即可。

mqtt-pwn還支持更多功能，如Owntracks (GPS Tracker)、Sonoff Exploiter等。感興趣的大家自己去看下文檔去進(jìn)行測試。

應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)在實(shí)際的使用場景我們可以通過中間人劫持從流量中捕獲驗(yàn)證信息。以下為wireshark抓包內(nèi)容。

除此之外，由于目前多種語言實(shí)現(xiàn)了mqtt的客戶端，web應(yīng)用中還有webscoket的mqtt。這使得可以通過web的網(wǎng)頁源碼或網(wǎng)絡(luò)請求獲得驗(yàn)證的信息。

歷史漏洞這里列舉一些歷史上MQTT的漏洞，不全僅供參考。

CVE-2017-7296CVE-2017-7650CVE-2018-17614CVE-2019-5432CVE-2020-13849Mosquitto漏洞列表

探測與發(fā)現(xiàn)

功能強(qiáng)大的nmap是支持MQTT協(xié)議的識別的，可以直接通過nmap進(jìn)行識別MQTT協(xié)議。另外，除上面提到的默認(rèn)端口外，有的管理員會修改默認(rèn)端口，這時也可以嘗試1884，8084，8884等臨近端口以進(jìn)行快速探測，或全面增加數(shù)字等作為組合，如果針對單個目標(biāo)，則可以探測全部端口。如果進(jìn)行大規(guī)模的掃描或者提升掃描效率，則可以使用masscan、zmap、RustScan等先進(jìn)性端口掃描，在使用nmap進(jìn)行協(xié)議識別即可。nmap舉例命令如下：sudo nmap -p1883,8083,8883 -sS -sV --version-intensity 9 -Pn --open target_ip

nmap也有相關(guān)的MQTT lua腳本可以使用，其MQTT版本為3.1.1。腳本地址為https://svn.nmap.org/nmap/nselib/mqtt.lua。

如果想要自己編寫代碼去進(jìn)行探測，只需要根據(jù)MQTT的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，通過socket即可進(jìn)行收發(fā)報文。關(guān)于MQTT協(xié)議的詳細(xì)內(nèi)容可以查看文檔，地址為https://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/

現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)空間測繪平臺基本都實(shí)現(xiàn)了對MQTT進(jìn)行探測。可直接通過這些搜索引擎獲取大量對外使用MQTT協(xié)議的服務(wù)。

知風(fēng)
在針對IoT和ICS探測的搜索引擎知風(fēng)中搜索，直接搜索mqtt關(guān)鍵字，可以發(fā)現(xiàn)15萬個對外開放的服務(wù)。
fofa
搜索關(guān)鍵字為protocol=mqtt，一年內(nèi)有25萬個對外開放。
shodan
搜索關(guān)鍵字：
product:”MQTT”
product:”Mosquitto”

shodan上搜索后共有超過11萬個對外開放。

通過以上的搜索結(jié)果，各引擎各有優(yōu)劣。shodan和知風(fēng)針對該協(xié)議的探測均會列出topic；而fofa從發(fā)現(xiàn)數(shù)量上最多，但是僅識別了協(xié)議，并未列出topic；除此之外知風(fēng)系統(tǒng)的地理位置定位精度較高，可以定位百米范圍內(nèi)。

mqtt 安全建議

請勿啟用匿名訪問，對服務(wù)端（BROKER）設(shè)置認(rèn)證，增加用戶名密碼驗(yàn)證。
根據(jù)實(shí)際情況，優(yōu)先使用加密傳輸數(shù)據(jù)，防止中間人攻擊。
加密payload后再進(jìn)行安全傳輸。
使用最新的服務(wù)端程序架設(shè)服務(wù)。
不要將實(shí)現(xiàn)的代碼上傳到github等代碼公開平臺。

小結(jié)

寫這篇文章時，網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于MQTT安全的文章并不多，但是通過對其了解，仍然有不少內(nèi)容可以探索，比如在工業(yè)上有MQTT網(wǎng)關(guān)，以及眾多支持MQTT的服務(wù)端軟件、加上廣泛的應(yīng)用場景。本文簡單介紹MQTT安全的內(nèi)容，還有更多的內(nèi)容等待探索。感興趣的朋友也歡迎大家多多交流討論。

最后，提醒一下大家，在學(xué)習(xí)和研究過程中自己搭建服務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。請勿對網(wǎng)絡(luò)上的目標(biāo)進(jìn)行測試、破壞等活動。

引用

https://dzone.com/articles/exploiting-mqtt-using-luahttps://www.hindawi.com/journals/wcmc/2018/8261746/https://github.com/akamai-threat-research/mqtt-pwnhttps://morphuslabs.com/hacking-the-iot-with-mqtt-8edaf0d07b9bhttps://book.hacktricks.xyz/pentesting/1883-pentesting-mqtt-mosquittohttps://hackmd.io/@QwmL8PAwTx-bYDnry-ONpA/H1nm2tHzb?type=viewhttps://ttm4175.iik.ntnu.no/prep-iot-mqtt.htmlhttps://mobilebit.WordPress.com/tag/mqtt/https://www.hivemq.com/blog/seven-best-mqtt-client-tools/https://nmap.org/nsedoc/lib/mqtt.htmlhttp://mqtt.p2hp.com/

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