Replay attack چیست؟
حمله‌‌‌ی Replay Attack یکی از انواع حملات در شبکه‌های کامپیوتری است که در آن مهاجم با شنود داده‌های در حال انتقال، آنها را بدون نیاز به رمزگشایی ذخیره کرده و در زمان دیگری به مقصد اصلی ارسال می‌کند. در این سناریو، مهاجم وانمود می‌کند که فرستنده اصلی پیام است، در حالی که تنها یک نسخه تکراری از پیام قبلی را ارسال کرده است. به همین دلیل این حمله با نام «Replay» شناخته می‌شود. این نوع حمله می‌تواند گیرنده را فریب دهد و باعث شود سیستم مقصد، اطلاعات تکراری را به عنوان داده‌ای قانونی و جدید پردازش کند. از آن‌جایی که مهاجم نیازی به تغییر یا فهم محتوای پیام ندارد، اجرای این حمله ساده‌تر بوده و در عین حال می‌تواند دسترسی غیرمجاز به شبکه یا منابع حساس را برای او فراهم کند. به همین دلیل، حمله Replay به عنوان یک تهدید جدی در ارتباطات شبکه‌ای مطرح می‌شود، به ویژه در زمینه‌هایی همچون احراز هویت و تراکنش‌های مالی که اهمیت بالایی دارند. برای مثال، در یک سیستم پرداخت آنلاین، اگر پیام تراکنش مالی Replay شود و سامانه آن را مجدداً معتبر تلقی کند، ممکن است مبلغ دوباره از حساب کاربر کسر شود.
حمله Replay چگونه کار می‌کند؟
این حمله در چند مرحله صورت می‌گیرد که به شرح زیر است:
فاز اول: شنود داده‌ها
نخستین مرحله در حمله Replay، شنود یا رهگیری جریان داده‌ها توسط مهاجم است. در این مرحله، مهاجم تلاش می‌کند تا داده‌هایی را که از طریق شبکه منتقل می‌شوند، مانند اطلاعات ورود به سیستم، تراکنش‌های مالی یا سایر داده‌های حساس، به طور مخفیانه ضبط کند. برای انجام این کار، مهاجم ممکن است از تکنیک‌های مختلفی مانند روش های نفوذ به شبکه‌های ناامن یا به کارگیری ابزارهایی نظیر packet analyzer استفاده کند که توانایی شنود و ثبت بسته‌های داده در حال عبور از شبکه را دارند.
فاز دوم: ذخیره‌سازی داده‌ها
پس از آن که مهاجم با موفقیت داده‌های در حال انتقال را شنود کرد، مرحله‌ی بعدی ذخیره‌سازی این اطلاعات است. داده‌های به دست آمده ممکن است شامل اطلاعاتی حساس و باارزش باشند که مهاجم آنها را در حافظه ذخیره‌سازی محلی و یا روی سرورهای مختلف نگهداری می‌کند تا در فرصتی مناسب مورد استفاده قرار دهد. در ادامه، مهاجم با بررسی دقیق این داده‌ها تلاش می‌کند تا اطلاعات مهم و قابل سوءاستفاده را استخراج کند؛ اطلاعاتی نظیر نام‌های کاربری، گذرواژه‌ها، شماره‌های کارت اعتباری، کلیدهای دسترسی یا هرگونه داده محرمانه‌ای که بتواند زمینه را برای نفوذ یا بهره‌برداری بیشتر فراهم کند. این مرحله نقش حیاتی در موفقیت نهایی حمله Replay ایفا می‌کند، زیرا کیفیت و ارزش اطلاعات ذخیره شده تعیین می‌کند که مهاجم تا چه حد می‌تواند به اهداف خود دست یابد.
فاز سوم: ارسال مجدد داده‌ها
در نهایت، آخرین مرحله از حمله Replay با ارسال مجدد داده‌های شنود شده توسط مهاجم انجام می‌شود. در این مرحله، مهاجم تلاش می‌کند داده‌هایی را که از یک ارتباط ضبط کرده است، دقیقاً به همان شکل دوباره به شبکه وارد کند. هدف اصلی از ارسال مجدد، شبیه سازی یک تراکنش واقعی یا احراز هویت معتبر است، به طوری که سیستم مقصد نتواند تفاوتی میان ارتباط اصلی و ارتباط جعلی تشخیص دهد. در صورت موفقیت‌آمیز بودن این مرحله، مهاجم می‌تواند بدون نیاز به احراز هویت واقعی، به منابع یا سرویس‌ها دسترسی پیدا کند، اقدام به انجام تراکنش‌های جعلی نماید یا اطلاعات محرمانه‌ای مانند داده‌های کاربران را سرقت کند. این مرحله عملاً نقطه اوج حمله محسوب می‌شود، زیرا موفقیت آن می‌تواند به خسارات جدی امنیتی، مالی یا اطلاعاتی منجر شود.
انواع حملات Replay:
حملات Replay بسته به موقعیت و هدف می‌توانند اشکال مختلفی به خود بگیرند. در ادامه، انواع رایج این حملات همراه با جزئیات بیشتر توضیح داده شده‌اند:
- حملات Credential Replay
در این نوع حمله، مهاجم ابتدا اطلاعات احراز هویت، مانند نام کاربری و گذرواژه، را شنود کرده و پس از ضبط آنها، مجدداً به شبکه ارسال می‌کند تا به طور غیرمجاز وارد سیستم‌ها یا حساب‌های کاربری شود. این حمله تهدیدی جدی برای امنیت اطلاعات است، زیرا قادر است از سد بسیاری از مکانیزم‌های امنیتی متداول، مانند فایروال‌ها و سیستم‌های تشخیص نفوذ، عبور کرده و بدون شناسایی، به سیستم‌های حساس دسترسی پیدا کند. پس از موفقیت در این مرحله، مهاجم می‌تواند اقدام به سرقت اطلاعات کرده و یا بدافزارهایی را در سیستم‌های آسیب‌پذیر نصب کند و از این طریق حملات بیشتری را انجام دهد. به عنوان مثال، در حمله Man-in-the-Middle، مهاجم می‌تواند اطلاعات ورود به یک حساب ایمیل یا حساب بانکی را در حین انتقال بین کاربر و سرویس گیرنده شنود کرده و پس از دریافت آنها، از حساب قربانی برای اهداف خود سوءاستفاده کند.
- حملات Session Replay
در این نوع حمله، مهاجم به طور خاص توکن‌های نشست (Session Tokens) یا کوکی‌های مربوط به کاربران را که برای حفظ وضعیت احراز هویت در طول یک جلسه کاربری استفاده می‌شوند، ضبط کرده و پس از آن این داده‌ها را مجدداً ارسال می‌کند تا بتواند Session کاربر را به سرقت برده و خود را به جای او معرفی کند. توکن‌های نشست معمولاً در برنامه‌های تحت وب برای حفظ وضعیت احراز هویت کاربر استفاده می‌شوند، و در صورت عدم ایمن‌سازی صحیح، می‌توانند توسط مهاجم شنود و مجدداً استفاده شوند. برای مثال، مهاجم می‌تواند از طریق شبکه وای‌فای ناامن، توکن نشست را دریافت کرده و از آن برای دسترسی به حساب خرید اینترنتی قربانی استفاده کند.
- حملات Transaction Replay
در این نوع حمله، هدف مهاجم تراکنش‌های مالی است. او درخواست‌های مرتبط با تراکنش‌های مالی که از سمت کاربر به سیستم یا بانک ارسال می‌شود، شنود کرده و سپس آنها را چندین بار ارسال می‌کند تا پرداخت‌های غیرمجاز یا انتقال وجه انجام دهد. این حملات می‌توانند در محیط‌های بانکداری آنلاین و تجارت الکترونیک عواقب جدی به همراه داشته باشند، زیرا می‌توانند باعث ایجاد اختلال در سیستم‌های مالی شوند. برای جلوگیری از این حملات، معمولاً از شناسه تراکنش (Transaction ID) و timestamps برای یکتاسازی تراکنش‌ها استفاده می‌شود.
- حملات Data Replay
در این نوع حمله، مهاجم بسته‌های داده را شنود و مجدداً ارسال می‌کند تا ارتباط بین سیستم‌ها را مختل یا دستکاری کند. از این روش می‌توان برای ایجاد اختلال در داده‌ها یا تغییر رفتار سیستم استفاده کرد. برای نمونه، مهاجم ممکن است بسته‌های داده در شبکه را ضبط کرده و مجدداً ارسال کند تا باعث از کار افتادن سرور یا دستکاری در نتایج یک فرآیند تحلیلی شود .
- حملات Biometric Replay
در سیستم‌هایی که از احراز هویت بیومتریک برای شناسایی و تایید هویت کاربران استفاده می‌کنند، مهاجمان ممکن است داده‌های بیومتریک افراد (مانند اثر انگشت، اسکن چهره یا سایر ویژگی‌های بیولوژیکی منحصر به فرد) را ضبط کرده و پس از آن، این داده‌ها را مجدداً ارسال کنند. با این روش، آنها قادر خواهند بود به طور غیرمجاز وارد سیستم شوند و مکانیزم‌های امنیتی احراز هویت را دور بزنند.
- حملات Replay with Sequence Number Prediction
مهاجمان ممکن است برای نفوذ به سیستم، به دقت بسته‌های داده را تجزیه و تحلیل کنند تا الگوهای توالی آنها را شناسایی کرده و شماره‌های توالی(Sequence Number) بعدی در آینده را پیش‌بینی کنند. با استفاده از این اطلاعات، آنها قادر خواهند بود بسته‌های داده‌ای تولید کنند که به نظر می‌رسد بخشی از ارتباطات فعلی سیستم هستند. این روش به مهاجمین این امکان را می‌دهد که از مکانیزم‌های امنیتی که بر اساس Sequence Number برای شناسایی ارتباطات معتبر طراحی شده‌اند، عبور کنند و به طور غیرمجاز وارد سیستم شوند.
چه فناوری‌هایی در برابر حملات Replay آسیب‌پذیر هستند؟
- RFID Tokens: توکن‌های RFID در برابر حملات replay آسیب‌پذیر هستند زیرا بسیاری از سیستم‌های RFID فاقد رمزنگاری مناسب برای انتقال داده‌ها هستند و برخی از آنها از شناسه‌های ثابت برای شناسایی استفاده می‌کنند که ممکن است توسط مهاجم ذخیره شده و دوباره ارسال شود. همچنین، این سیستم‌ها معمولاً از مکانیزم‌های محافظتی مانند nonce یا timestamp برای جلوگیری از تکرار پیام‌ها بهره نمی‌برند. این نقاط ضعف باعث می‌شود که مهاجم بتواند سیگنال‌های شنود شده را برای انجام حمله replay مجدداً ارسال کند.
- NTLM (NT LAN Manager): پروتکل NTLM در برابر حملات replay آسیب‌پذیر است زیرا از توکن‌های ثابت و قابل پیش‌بینی استفاده می‌کند که به مهاجم این امکان را می‌دهد که پیام‌های مرتبط با احراز هویت را شنود کرده و آنها را دوباره ارسال کند. این پروتکل همچنین فاقد مکانیزم‌های امنیتی است که برای جلوگیری از تکرار پیام‌ها و تشخیص اعتبار آنها ضروری هستند. علاوه بر این، الگوریتم‌های رمزنگاری موجود در NTLM در نسخه‌های قدیمی‌تر ضعیف بوده و نسبت به حملات man-in-the-middle و در برابر شنود آسیب‌پذیر هستند.
- Remote Authentication Dial-In User Service (RADIUS): پروتکل RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service) به دلیل طراحی ساده و برخی پیاده‌سازی‌های ضعیف ممکن است نسبت به حملات replay آسیب‌پذیر باشد. در صورتی که از مکانیزم‌های امنیتی پیشرفته برای جلوگیری از ارسال مجدد پیام‌ها استفاده نشود، مهاجم قادر خواهد بود تا بسته‌های احراز هویت را ذخیره کرده و آنها را مجدداً ارسال کند. این مسئله به ویژه در پیاده‌سازی‌های قدیمی یا زمانی که داده‌ها به درستی رمزنگاری نشده باشند، بیشتر به چشم می‌آید. با این حال، استفاده از نسخه‌های به روزRADIUS که از رمزنگاری قوی‌تری مانند TLS یا IPsec برای محافظت از داده‌ها بهره می‌برند، می‌تواند تا حد زیادی آسیب‌پذیری‌های مرتبط با حملات replay را کاهش دهد.
- HTTP Basic Authentication: در HTTP Basic Authentication، اطلاعات اعتبارسنجی (credentials) در هر درخواست به صورت متن ساده (plaintext) ارسال می‌شود، که این موضوع آن را در برابر حملات Replay آسیب‌پذیر می‌کند؛ به ویژه اگر مهاجم بتواند این اطلاعات را رهگیری کرده و مجدداً مورد استفاده قرار دهد. در صورتی که تدابیر امنیتی مکمل مانند session token یا nonce پیاده‌سازی نشده باشند، HTTP Basic Authentication عملاً مکانیزم مؤثری برای جلوگیری از حملات Replay ندارد.
چگونه از حملات Replay جلوگیری کنیم؟
برای جلوگیری از این نوع حملات، روش‌های مختلفی وجود دارد که در ادامه توضیح داده شده‌اند:
- Signature-Based Authentication
در این روش، اعتبار پیام‌ها از طریق امضای دیجیتال (Digital Signature) بررسی می‌شود. هر پیام دارای یک امضای منحصربه فرد است که با استفاده از کلید خصوصی فرستنده تولید می‌شود. این امضا به گیرنده امکان می‌دهد تا با استفاده از کلید عمومی فرستنده، صحت منبع پیام و عدم دستکاری محتوا در مسیر انتقال را تأیید کند. به همین دلیل، اگر مهاجمی سعی کند همان پیام را مجدداً ارسال کند، سیستم با تطبیق امضای دیجیتال و بررسی زمان یا شناسه یکتای پیام، آن را به عنوان پیامی تکراری، نامعتبر یا مخرب شناسایی کرده و از پذیرش آن خودداری می‌کند. این روش یکی از موثرترین راهکارها برای تضمین احراز هویت، یکپارچگی پیام (Integrity) و مقابله با حملات Replay محسوب می‌شود.
- Encrypting data-in-transit
رمزنگاری داده‌های در حال انتقال (Data-in-Transit Encryption) یکی از اصول حیاتی در امنیت اطلاعات است که از افشا، شنود و دستکاری اطلاعات هنگام عبور از شبکه‌های عمومی یا ناامن جلوگیری می‌کند. این فرآیند با استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری قوی مانند TLS یا IPsec، داده‌ها را به صورت رمزنگاری شده از مبدأ به مقصد منتقل می‌کند. در این روش، حتی اگر مهاجم موفق به رهگیری بسته‌های اطلاعاتی در حین انتقال شود، به دلیل استفاده از الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن یا نامتقارن، محتوای داده‌ها برای وی غیرقابل خواندن و بی‌معنا خواهد بود و نمی‌تواند از آنها دوباره استفاده کند.
- Unique Identifiers
استفاده از شناسه‌های یکتا (Unique Identifiers) یکی از مؤثرترین راهکارهای امنیتی برای جلوگیری از حملات Replay و اطمینان از اصالت و یکتایی هر تعامل یا تراکنش در سامانه‌های دیجیتال محسوب می‌شود. در این رویکرد، برای هر پیام، نشست یا درخواست، یک شناسه منحصر به فرد تولید می‌شود که تنها برای همان لحظه و همان رویداد معتبر است. این شناسه‌ها می‌توانند در قالب‌هایی مانند UUID،Nonce (اعداد تصادفی یک بار مصرف) باشند. عملکرد این شناسه‌ها به گونه‌ای است که سامانه مقصد می‌تواند با بررسی و تطبیق آنها تشخیص دهد که پیام، جدید و معتبر است یا تکراری و مشکوک. در صورتی که یک مهاجم تلاش کند همان پیام پیشین را با همان شناسه مجدداً ارسال کند، سیستم با شناسایی تکرار، آن را رد کرده و از پردازش آن جلوگیری می‌کند.
- Timestamps
Timestamps یکی از مکانیزم‌های مهم در افزایش امنیت ارتباطات دیجیتال و مقابله با حملات replay محسوب می‌شود. در این روش، هر پیام یا درخواست شامل یک timestamp است که لحظه دقیق ارسال آن را مشخص می‌کند. سیستم دریافت کننده با بررسی این timestamp، قادر است تشخیص دهد که پیام در یک بازه زمانی مجاز و قابل قبول ارسال شده یا خیر. چنانچه پیام با تأخیر غیرمعمول یا خارج از محدوده زمانی مورد انتظار دریافت شود، به عنوان پیام مشکوک یا مخرب شناسایی شده و از پردازش آن جلوگیری می‌شود.
- Nonce Values
Nonce مخفف Number used once یک عدد یا رشته یکتا است که تنها یک بار در یک ارتباط یا پیام خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد. هدف اصلی از به کارگیری nonce، جلوگیری از حملات replay و حفظ یکپارچگی ارتباطات در سیستم‌های امنیتی است. هنگامی که یک پیام همراه با یک nonce تولید و ارسال می‌شود، سیستم دریافت‌کننده آن را ذخیره یا ثبت می‌کند. اگر همان پیام یا پیامی با nonce تکراری دوباره ارسال شود، سامانه می‌تواند به سرعت آن را به عنوان پیام تکراری، غیرمجاز یا مشکوک شناسایی کرده و از پردازش آن خودداری کند.
- Session Management
مدیریت نشست (Session Management) یکی از جنبه‌های حیاتی برای برقراری امنیت در سامانه‌های آنلاین است. برای حفظ امنیت نشست‌های کاربران، باید از شناسه‌های نشست تکراری یا ثابت اجتناب کرد و برای هر نشست یک شناسه منحصر به فرد و موقت تولید شود.
- Message Integrity Checks
بررسی یکپارچگی پیام (Message Integrity Checks) یک بخش اساسی برای حفظ امنیت در ارتباطات دیجیتال است. برای جلوگیری از تغییرات غیرمجاز در پیام‌ها، باید مکانیزم‌هایی در سیستم‌ها طراحی شود که بتواند هرگونه دستکاری در مسیر انتقال پیام را شناسایی کند. به عبارت دیگر، سیستم باید قادر باشد تأیید کند که پیام ارسالی در طول مسیر تغییر نکرده است. اگر حتی کوچک‌ترین تغییر یا دستکاری در بخش‌هایی از پیام صورت گرفته باشد، سامانه باید بتواند آن را تشخیص دهد و پیام تغییر یافته را رد کند.
- Multi-Factor Authentication
احراز هویت چندعاملی (Multi-Factor Authentication) یکی از راهکارهای مؤثر در مقابله با حملات replay است. این روش با افزودن لایه‌های اضافی امنیتی، حتی در صورت استفاده از اطلاعات نشست قبلی توسط مهاجم، از دسترسی غیرمجاز به سیستم جلوگیری می‌کند. برای مثال، فرض کنید یک شبکه با امنیت پایین در معرض حمله replay قرار دارد. در این شرایط، ممکن است مهاجم موفق شود پیام‌های تکراری مربوط به توکن نشست را ارسال کرده و شبکه آن را پذیرفته و پردازش کند. اما اگر کاربر واقعی در این شبکه احراز هویت چندعاملی را فعال کرده باشد، مهاجم با چالش جدیدی مواجه می‌شود. برای ادامه فرایند احراز هویت، مهاجم نیاز به دسترسی به اطلاعات بیومتریک یا یک دستگاه فیزیکی خاص خواهد داشت.
