CCS'24（全球网络安全四大顶级会议之一）收录云起无垠最新研究成果

清华大学、泉城实验室、中关村实验室、百度和云起无垠联合撰写的论文《Internet’s Invisible Enemy: Detecting and Measuring Web Cache Poisoning in the Wild》（链接：https://www.jianjunchen.com/p/web-cache-posioning.CCS24.pdf）被全球知名网络安全会议四大顶会之一的 CCS'24 收录。

CCS'24 与 IEEE S&P、USENIX Security、NDSS 并称为信息安全领域的四大国际顶级学术会议，在国际上具有广泛的知名度和影响力，吸引了全球范围内的顶尖研究人员、学者和从业者参与，其所产生的研究成果代表着当前信息安全领域的最前沿进展。本论文涵盖了如下内容。

论文要点

论文简介：Web 缓存中毒（WCP）已成为互联网安全的重大威胁，它能够使缓存服务器向无辜的用户提供恶意响应，从而导致网站资源的广泛拒绝访问以及潜在的有害负载注入。然而，现有的研究工作在 Web 缓存中毒漏洞的分析上尚显零散，缺乏系统化的分析。本文通过对 Web 缓存中毒漏洞进行大规模系统性评估，填补了这一研究空白。作者提出了一个名为 HCache 的新型测试方法，旨在促进 WCP 漏洞的广泛识别。该方法被应用于对 Tranco Top 1000 域名及其缓存配置的评估。

研究目的：本文旨在通过提出一种新的 Web 缓存中毒测试方法 HCache，系统化地评估和检测 Web 缓存中毒漏洞，尤其是大规模互联网环境下的漏洞。通过对 Tranco Top 1000 域名的分析，作者希望为网络安全社区提供一个高效的检测工具，帮助识别和修复 Web 缓存中毒问题，从而提升互联网安全防护水平。

研究贡献：本文的贡献主要体现在以下几个方面：

1. 提出了 HCache，一种创新的 Web 缓存中毒漏洞检测方法，能够大规模地识别不同类型的缓存中毒问题。

2. 对 Tranco Top 1000 域名进行了详细的评估，揭示了缓存中毒的普遍性及其潜在威胁。

3. 提供了一系列关于 Web 缓存中毒漏洞的深入分析，并提出了改进现有缓存配置和防护措施的建议。

引言

Web 缓存中毒是指攻击者通过向缓存服务器注入恶意数据，从而导致缓存服务器在响应合法用户请求时返回恶意内容。这种攻击形式利用了缓存机制的设计缺陷，通常会导致用户访问恶意网站、遭受数据泄露或被恶意软件感染。现有的研究大多聚焦于特定案例的分析，缺乏对整个 Web 缓存中毒问题的系统性评估。

Web 缓存中毒问题的存在不仅影响用户的上网体验，导致合法用户无法访问需要的资源，还可能为攻击者提供潜在的攻击路径。为了有效应对这一问题，研究者们提出了多种检测方法，然而大多数方法仍存在局限性，无法实现广泛应用。因此，本文提出的 HCache 测试方法，旨在为 Web 缓存中毒漏洞的检测提供一种全面而有效的解决方案。作者通过对多个顶级域名的实验验证，证明了该方法的可行性与有效性。

研究背景

Web 缓存是提升网站性能的重要技术，它通过将静态内容缓存在服务器上，以便快速响应用户请求。然而，这种设计也带来了安全风险，尤其是在缓存内容的有效性和可信性验证不足的情况下，攻击者可以通过精心设计的请求将恶意内容注入缓存中。当合法用户请求该缓存内容时，他们可能会被误导并感染恶意软件。为了解决这一问题，许多研究提出了缓存安全增强措施，如缓存内容验证、缓存清理机制等，但这些方法往往受到性能或可扩展性的限制。因此，如何在不显著影响性能的前提下，提升 Web 缓存的安全性，是一个亟待解决的问题。

概览

本文提出的 HCache 方法是一种新的 Web 缓存中毒漏洞检测工具，它能够系统性地识别缓存服务器中的潜在漏洞。HCache 的设计核心是通过构造特殊的 HTTP 请求，诱导缓存服务器将恶意内容缓存下来，然后通过分析缓存内容的响应来判断是否存在中毒风险。该方法不仅能够检测到传统的缓存中毒漏洞，还能识别缓存配置中的潜在缺陷，从而为网络管理员提供修复建议。

HCache：设计和实现

HCache 方法的实现基于自动化脚本，它能够模拟大量的用户请求，并根据服务器返回的响应判断缓存内容是否存在被恶意篡改的风险。该系统设计的关键是高效的缓存响应分析模块，它能够快速识别不同类型的缓存响应，区分正常内容与恶意注入的内容。HCache 支持大规模的域名评估，能够在数小时内对数百个网站进行全面检测。

研究和结果

作者通过对 Web 服务器中毒（WCP）漏洞的大规模检测，揭示了这一问题的普遍性和潜在风险。为了评估 WCP 漏洞的实际，作者采用了 HCache 方法对 Tranco Top 1000 域名进行了详细的测试。实验结果表明，尽管这些高流量网站的服务器配置存在差异，但大多数网站的服务器配置仍然存在一定的安全漏洞，容易遭受 Web 服务器中毒攻击。

HCache 方法通过模拟多个 HTTP 请求，结合精准的缓存响应分析，有效地识别了潜在的 WCP 漏洞。具体来说，HCache 生成了正常的请求、攻击请求和验证请求，通过对比这些请求的响应，判断是否存在实验中，若正常请求和攻击请求的响应在状态码、响应体长度等方面存在显着差异，系统可能标记为潜在的中毒响应。

通过对大量网站的分析，研究发现，Web 服务器中毒不仅仅存在个别案例，而是普遍存在于互联网上的一个安全隐患。这些漏洞的普遍性提醒我们，现有的 Web 服务器配置和防护措施需重点关注加强，特别是在服务器清理机制和异常请求处理方面。实验结果增强了对服务器中毒的及时检测和修复的重要性，并为今后的 Web 服务器安全防护提供了宝贵的指导。

论文结论

本文提出了 HCache 方法，成功地填补了 Web 缓存中毒漏洞研究的空白。研究表明，Web 缓存中毒是一个普遍存在且严重威胁互联网安全的问题。作者建议，网站管理员应当采用更加严格的缓存配置和安全策略，以防止此类攻击的发生。此外，HCache 方法为未来的 Web 缓存安全研究提供了新的方向，并将促进更加深入的缓存中毒防护技术的开发。