简介
Length Extension Attack 是一种与某些特定类型的哈希函数（如 MD5，SHA-1 和 SHA-2）的特性有关的攻击。简单来说，这种攻击利用了一个事实，即知道 H(message) 和 message 的长度，我们可以轻松计算出 H(message || padding || extension) 而不需要知道 message 本身。其中 “||” 表示连接，“padding” 是根据哈希函数的规定添加的。
这是因为这些哈希函数使用了 Merkle-Damg?rd 结构，它将输入切片为多个块，并且每个块的哈希值依赖于前一个块的哈希值。这意味着一旦我们计算出了某个消息的哈希值，就有了一个状态，可以从那里开始并添加更多的块。
为方便描述漏洞场景，我们首先假设有这样一种服务端验证模式，即用户尝试登录时，服务端会根据用户的 ID、名字以及一个仅服务端知道的 30 位密钥，通过特定的哈希算法生成一个哈希值，并将其下发给客户端。随后，当客户端尝试访问某些特定接口，例如修改用户权限的接口时，服务端会根据前端 POST 的角色 ID、角色名字、角色权限以及同样的 30 位密钥，重新生成哈希进行验证。如果上传的哈希与服务端生成的哈希一致，则视为验证通过，并将新的角色权限写入数据库。
V神：预测合并将在9月15日左右发生，确切日期取决于哈希率:金色财经报道，以太坊创始人Vitalik Buterin在社交媒体上称，终端总难度已被设定为58750000000000000000000。这意味着以太坊PoW网络现在有一个（大致）固定数量的哈希值可供挖掘。bordel.wtf网站预测合并将在9月15日左右发生，但确切日期取决于哈希率。[2022/8/12 12:22:02]
为便于理解，下面是根据描述写的一些简单的代码做为示例：
由于验证模式存在漏洞，攻击者可以在不知道 SecretKey 的情况下，通过重新构造交易请求，达到绕过权限验证的目的。越权攻击的核心思路在于利用长度扩展攻击的特性。攻击者首先需要获取到原始的哈希值，并通过简单的迭代算法计算出原始数据的长度。一旦得到这些信息，就可以将额外的越权参数添加到原始数据中，并利用相同的哈希算法生成恶意的哈希值。
动态 | 数据显示：哈希值降低使得以太坊越来越易受到51%攻击:据LongHash消息，监测数据显示，从2014 年8月的历史最高点开始至今，以太坊哈希值下跌仍超过42％。到目前为止，比特币和莱特币是在2019年唯一创下哈希值新高的币种。BCH、BSV及ETH哈希值均低于其各自的最高纪录。截至今日，对比特币网络进行1小时的51％攻击成本超过85万美元，而对以太坊网络攻击一小时51%攻击的成本要超过10万美元。 BSV则是主流PoW硬币中最容易受攻击币种，截至发稿，对其进行51％攻击的成本仅为11,000美元。[2019/7/24]
Length Extension Attack 发生的原因在于部分哈希函数的内部机制。这些函数在处理输入数据前，首先将数据分割成固定长度的块，然后在每个块的末尾进行填充以满足特定的要求。这种设计导致攻击者可以在知道原始消息哈希值和长度的情况下，通过填充和附加新数据，构造出新的有效哈希值。
以 SHA-256 为例，其工作在 512 比特的块上。对于长度不是 512 比特的倍数的数据，需要进行填充操作。其填充规则如下：
行情 | 哈希派：ADA熊市逆转关键在于能否形成双底:据哈希派分析，ADA在4小时线上围绕MA10整理失败跌破0.13美元关口，布林通道开口向下收窄延伸，表明下跌通道形成，熊市颓势仍将继续，要想让多头重新掌握主导权，就要看在本周内日线能否维持在0.113美元支撑位上方。[2018/7/12]
1. 在数据的末尾添加一个 “1” 比特；
2. 添加一定数量的 “0” 比特，使得数据的长度模 512 等于 448（详细内容见 ）；
3. 在最后面添加一个 64 位长的块，表示原始数据的长度。
简而言之，将一个 “1” 后面跟着 m 个 “0”，再加上一个 64 位或 128 位的整数，附加到消息的末尾，以生成长度为 512*n 的填充消息。附加的整数是原始消息的长度。然后，填充消息将被哈希函数处理为 n 个 512 位的块。
在这个示例中，我们将以上面图片提到的代码做为一个特定的场景，其中数据字符串为 data="user_id=1&user_name=aa"，密钥为 SecretKey="Length_extension_attack_secret"。服务端会解析上传的数据中的 data 字段，并通过分隔符 & 解析出所需的参数 user_id 和 user_name。如果存在 role 字段，服务端也会获取该字段的值。然后，服务端会将所有字段与 SecretKey 进行哈希运算，并与上传的验证哈希进行比较。如果哈希值一致，则认为参数符合规则，并直接使用。
金色财经现场报道 哈希投行创始人叶京：区块链技术必然在后互联网时代扮演重要角色:金色财经现场报道，在“2018联盟链的未来暨瑞链科技区块链产品发布会”上，哈希投行叶京进行现场致辞，他指出：后互联网时代，区块链技术必然扮演重要角色。区块链的热度有目共睹，巨头和媒体纷纷入场抢占先机。哈希投行作为区块链的综合投行，已经完成了媒体、社群、投行、区块链研究院的布局，不论从全国或者全球看来，区块链技术都处于早期发展解决，需要我们共同维护、发展创新。[2018/5/31]
首先，我们通过登录 loginHandler 接口获取根据 data 和 SecretKey 使用 SHA-256 生成的哈希值 hash="37d310d3465506486431fb2c2eb163f0f470479703f66dc9e5fdead8a3390c68"。
接下来，我们将探讨破解的难度。以我们的测试情况为例，根据长度扩展攻击的原理，只要知道 H(message) 和 message 的长度，我们就可以通过长度扩展攻击添加新的数据。原来的 message = SecretKey + data，现在我们手上已经有 H(message)，只需知道 message 的长度，就可以构造一个新的哈希值。由于 SecretKey 是一个 30 位的密钥，只需经过 30 次迭代，就可以得知真正的 message 的长度。因此，我们可以很容易地构造出一个新的哈希值。由于我们需要使用 admin 的权限，所以我们要将恶意的字段 "&role=admin" 拼接到原来的数据中。
吴忌寒回应Cobra：不拥有和控制哈希率:今日比特币官网bitcoin.org的联合所有者Cobra在推特上表示：“至少53%（似乎更多）的哈希值被BTC.com、蚂蚁矿池和ViaBTC控制，而这些均属于比特大陆。中心化到了一个危险的阶段。”对此比特大陆创始人吴忌寒在Cobra的推文下回复表示Cobra的陈述是误导：“几乎所有的哈希率都可以随时从蚂蚁矿池和BTC.com移走。我们并不拥有和控制这些哈希率。”他随后继续补充：事实上ViaBTC并不属于比特大陆。我们拥有ViaBTC股份的投票权比其创始人少得多。[2018/3/17]
我们可以利用长度扩展攻击的特性，在不知道 SecretKey 的情况下，添加新的数据并生成一个新的哈希值。这里使用一个已经实现此功能的库 来完成测试。再使用工具生成新的哈希值 。
由于 adminActionHandler 的接口验证是根据上传的 user_id，user_name 和 role 来验证 hash 的，我们这时候上传的数据是 user_id=1，user_name=aa\x80\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x01\x70 以及 role=admin，如下图所示：
哈希值为 84ae4ae437eeabf3bd8a26294392770b86f64a81998194156ac003d58a21acd0。之后就可以调用 adminActionHandler 接口，服务端收到数据后，会把上传的哈希与 sha256(SecretKey + fakeData) 进行对比，通过验证之后将会执行一些敏感操作。这样，我们就成功地利用长度扩展攻击绕过了服务端验证，并实现了越权操作。
1. 文件完整性验证：如果文件的完整性是通过连接密钥和文件内容，然后对其进行哈希来验证的，那么攻击者可能会扩展文件并生成一个有效的哈希，从而绕过完整性检查；
2. Web 应用安全：在 Web 应用中，如果使用了易受长度扩展攻击的哈希函数来验证用户提交的数据，攻击者可能会利用这一点来提交恶意数据；
3. 数字签名：在某些数字签名方案中，如果签名是通过连接私钥和消息，然后对其进行哈希来生成的，那么攻击者可能会扩展消息并生成一个有效的签名；
4. 密码存储：虽然不常见，但如果密码是通过连接密钥（例如盐）和密码，然后对其进行哈希来存储的，那么攻击者可能会尝试使用长度扩展攻击来破解密码。
1. 选择不易受长度扩展攻击的哈希函数，例如 SHA-3；
2. 使用 HMAC：HMAC 需要一个密钥和一个消息作为输入，输出的结果既依赖于密钥，也依赖于消息，因此攻击者在不知道密钥的情况下无法进行长度扩展攻击；
3. 加强权限验证：在服务端增加额外的权限验证步骤，例如使用多因素认证。
以下是一些常用的 Hash 算法的特性：
预映像抵抗
对于长度扩展攻击，一种有效的防护措施是使用不受此类攻击影响的哈希函数，例如 SHA-3 和 BLAKE2。另外，还可以通过 HMAC（密钥散列消息认证码）结构来进行防护。这些措施可有效提高系统的安全性，确保数据完整性和应用程序的稳定性。
参考链接：
https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6234#page-8
https://github.com/skerkour/kerkour.com/tree/main/blog/2023/sha256_length_extension_attacks
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