在3月的荷蘭大選即將到來(lái)之際，安全專(zhuān)家Sijmen Ruwhof通過(guò)Youtube上有關(guān)荷蘭大選使用的計(jì)票軟件介紹視頻，對(duì)荷蘭大選中使用的投票計(jì)票軟件OSV programma進(jìn)行了全面的安全分析和風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。最終，荷蘭國(guó)家選舉委員會(huì)通過(guò)Sijmen Ruwhof發(fā)表的分析文章，確認(rèn)這套軟件系統(tǒng)存在安全隱患，并對(duì)外宣布，在接下來(lái)的總統(tǒng)大選中，將不會(huì)使用任何電子投票計(jì)票系統(tǒng)，改用原始的手工計(jì)票。以下為Sijmen Ruwhof對(duì)OSV programma計(jì)票軟件的詳細(xì)安全分析。

正如大家所聽(tīng)聞到的那樣，去年的美國(guó)總統(tǒng)大選，卷入了大多黑客暗影，從始至終的一系列網(wǎng)絡(luò)攻擊對(duì)政治進(jìn)程造成的影響，意義深遠(yuǎn)。這或許將成為載入史冊(cè)的經(jīng)典案例，也將開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)攻擊的新篇章。

對(duì)OSV programma的分析原由

1月中旬，荷蘭RTL電視臺(tái)記者曾聯(lián)系我，想就快要開(kāi)始的荷蘭大選是否會(huì)面臨黑客攻擊作一些采訪。而據(jù)他們透露，當(dāng)前荷蘭選舉計(jì)票系統(tǒng)軟件使用了不安全的SHA1機(jī)制，甚至還存在弱口令。對(duì)此，我表示驚訝和感慨，我們竟然還敢使用電腦計(jì)票系統(tǒng)？

荷蘭官方早在2009年就禁止使用電子投票和計(jì)票系統(tǒng)

2009年6月，出于網(wǎng)絡(luò)安全原因，荷蘭政府宣布禁用電子投票系統(tǒng)進(jìn)行選舉，之后改用規(guī)定的紅色鉛筆和白紙投票。RTL電視臺(tái)記者告訴我，雖然選民使用鉛筆和紙質(zhì)選票手工投票，但在后臺(tái)計(jì)票過(guò)程中，為了方便高效，負(fù)責(zé)選舉的官員卻把選票輸入電腦程序進(jìn)行計(jì)票。

2009年后電子計(jì)票系統(tǒng)一直被在選舉后臺(tái)使用

該電腦計(jì)票程序運(yùn)行后會(huì)按不同區(qū)域生成合計(jì)的投票計(jì)數(shù)，并存儲(chǔ)在一個(gè)USB載體中，通過(guò)向上級(jí)區(qū)域?qū)訉訁R總，最終形成的電子數(shù)據(jù)將交由中央選舉委員會(huì)進(jìn)行合計(jì)。

使用電子計(jì)票系統(tǒng)面臨的嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)

如果沒(méi)人質(zhì)疑最終選票的電子合計(jì)結(jié)果，也將不會(huì)對(duì)紙質(zhì)選票進(jìn)行復(fù)審核實(shí)，如果沒(méi)有紙質(zhì)選票復(fù)審過(guò)程，也就意味著，這種紙筆方式投票對(duì)電子投票系統(tǒng)本身而言就是一種安全風(fēng)險(xiǎn)（風(fēng)險(xiǎn)1：嚴(yán)重），因?yàn)?，紙質(zhì)選票產(chǎn)生的結(jié)果最后一樣是通過(guò)電子計(jì)票程序完成，沒(méi)有任何人工核實(shí)。對(duì)于這個(gè)事實(shí)，我既驚訝又害怕。

其實(shí)在這些關(guān)鍵應(yīng)用方面，任何有點(diǎn)IT技能的人都清楚，電腦程序并不總是可信。因?yàn)闊o(wú)論采取什么加固措施，總會(huì)存在被黑風(fēng)險(xiǎn)，更別提面對(duì)的是那些經(jīng)驗(yàn)老道技術(shù)高明的國(guó)家支持黑客，直接點(diǎn)說(shuō)，在他們面前，我們都將束手無(wú)策。

選舉委員會(huì)對(duì)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)威脅毫無(wú)意識(shí)

現(xiàn)在的情況是，荷蘭國(guó)家選舉委員會(huì)對(duì)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)威脅形勢(shì)毫無(wú)認(rèn)知，竟然還認(rèn)為他們使用的選舉計(jì)票軟件非?？煽浚淮嬖谌魏伟踩L(fēng)險(xiǎn)。

我對(duì)這套2009年以來(lái)一直在用的，決定著國(guó)家元首的計(jì)票軟件系統(tǒng)非常好奇，因此，我決定仔細(xì)研究研究。

對(duì)OSV programma的詳細(xì)安全分析和風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

關(guān)于該計(jì)票軟件，荷蘭國(guó)家選舉委員會(huì)制作了幾個(gè)操作演示視頻投放到Y(jié)outube上。在視頻中，選舉委員會(huì)講師講解如何用該軟件進(jìn)行選舉計(jì)票：

視頻泄露了其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)共享信息

視頻剛開(kāi)始很無(wú)聊，但在01:19之后就變得有點(diǎn)意思了，該講師無(wú)意間打開(kāi)了Windows的資源管理器，從畫(huà)面上可以看到，系統(tǒng)中存在8個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)共享位置，其中一個(gè)清楚地標(biāo)記為“阿姆斯特丹”（Amsterdam）。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)設(shè)置對(duì)于投票系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，算是比較保密的技術(shù)信息了，可惜，該講師卻通過(guò)這種方式無(wú)意間泄露了！（風(fēng)險(xiǎn)2：低）

　　計(jì)票軟件使用了不安全的網(wǎng)頁(yè)服務(wù)

在視頻介紹中，我注意到在計(jì)票軟件的初始部署時(shí)，需要在使用者電腦中安裝一個(gè)web服務(wù)模塊，之后請(qǐng)求該web服務(wù)器并打開(kāi)一個(gè)瀏覽器頁(yè)面才能正常進(jìn)行計(jì)票操作。從安全角度來(lái)說(shuō)，桌面應(yīng)用程序使用基于瀏覽器的服務(wù)，可能會(huì)存在以下安全風(fēng)險(xiǎn)（風(fēng)險(xiǎn)3：中）：

為黑客增加攻擊面

由于web服務(wù)的存在，所以攻擊者沒(méi)有必要通過(guò)特定的TCP端口連接計(jì)票軟件

如果主機(jī)防火墻策略設(shè)置不當(dāng)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其它主機(jī)可以無(wú)限制訪問(wèn)到web服務(wù)

如果網(wǎng)絡(luò)內(nèi)路由器開(kāi)啟了UPnP功能，web服務(wù)可能會(huì)直接暴露在互聯(lián)網(wǎng)上

計(jì)票軟件可以安裝在任何電腦上

視頻介紹，該計(jì)票軟件可以安裝到任何電腦中，而荷蘭國(guó)家選舉委員會(huì)竟然未對(duì)軟件的安裝環(huán)境作出任何安全性限制（風(fēng)險(xiǎn)4：高），這將會(huì)面臨以下風(fēng)險(xiǎn)：

一些缺乏更新或未安裝殺毒軟件的老舊電腦同樣適配

未對(duì)個(gè)人攜帶電腦作出安裝限制

計(jì)票軟件支持存在很多漏洞隱患的XP系統(tǒng)，另外，未對(duì)一些不安全的瀏覽器版本作出限制

對(duì)于一些關(guān)鍵系統(tǒng)應(yīng)用，為了從理論上保證絕對(duì)的安全，應(yīng)該禁用互聯(lián)網(wǎng)連接，或采用其它方式實(shí)現(xiàn)某種意義上的物理隔絕。雖然該計(jì)票軟件安裝文檔上注明，安裝系統(tǒng)應(yīng)該禁用WIFI，但卻未對(duì)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接作出限制，這種疏忽讓我吃驚。

計(jì)票軟件使用了不安全的HTTP連接

在對(duì)本地本地web服務(wù)的訪問(wèn)中，計(jì)票軟件使用了不安全的HTTP瀏覽器連接（風(fēng)險(xiǎn)5：中），雖然這種本地瀏覽器流量不會(huì)形成直接威脅，但也存在其它安全風(fēng)險(xiǎn)：

如果投票系統(tǒng)或區(qū)域內(nèi)置其它外連鏈接，將會(huì)泄露HTTP的referrer頭信息

在瀏覽器和web服務(wù)之間形成了攻擊面，攻擊者可能會(huì)在電腦中安裝惡意軟件，對(duì)計(jì)票軟件的發(fā)起流量進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)

如果安裝系統(tǒng)內(nèi)使用了其它HTTPS連接，就又會(huì)激活瀏覽器啟用其它安全性設(shè)置，如網(wǎng)頁(yè)緩存設(shè)置等，對(duì)計(jì)票軟件的正常使用造成干擾

所以，對(duì)于這類(lèi)關(guān)鍵系統(tǒng)應(yīng)用，即使使用了本地的HTTP服務(wù)，最好請(qǐng)使用HTTPS方式。

計(jì)票軟件未針對(duì)哈希校驗(yàn)和密碼口令的使用作出強(qiáng)制說(shuō)明

在視頻介紹的02:41時(shí)刻，可以看到以下畫(huà)面

視頻里，雖然軟件介紹者的操作速度很快，但在其中一個(gè)瞬間，一幅重要畫(huà)面閃現(xiàn)而出，計(jì)票軟件需要用戶(hù)手工輸入一串40個(gè)字符的HASH值判斷投票結(jié)果是否被篡改，但是，介紹者卻對(duì)此項(xiàng)重要安全設(shè)置只字未提，完全忽視（風(fēng)險(xiǎn)6：高）；更糟糕的是，計(jì)票軟件卻沒(méi)有強(qiáng)制用戶(hù)輸入校驗(yàn)HASH碼（風(fēng)險(xiǎn)7：高）；而且，讓人覺(jué)得意外的是，這些HASH碼使用的竟是不安全的SHA1加密方式（風(fēng)險(xiǎn)8：高），而SHA1只適用于一些小型文件和服務(wù)的校驗(yàn)。

哈希值文件和選票數(shù)據(jù)文檔生成在同一文件夾內(nèi)

在視頻的02:52時(shí)刻，可以看到以下畫(huà)面：

畫(huà)面中，生成的XML文檔內(nèi)包含了選票計(jì)數(shù)，而為了保證每個(gè)XML文檔的完整性，將利用不同SHA1哈希值對(duì)每個(gè)XML文檔進(jìn)行校驗(yàn)，如果XML文檔被更改，將會(huì)產(chǎn)生不一樣的SHA1值。而生成的PDF文檔內(nèi)就包含了對(duì)XML文檔進(jìn)行校驗(yàn)的SHA1哈希值。

PDF和XML文檔的創(chuàng)建過(guò)程

當(dāng)計(jì)票軟件生成包含選票計(jì)數(shù)的XML文檔時(shí)，同時(shí)也會(huì)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的，包含由計(jì)票軟件生成SHA1哈希校驗(yàn)值的PDF文檔，該文檔為打印之用，而哈希值理論上不會(huì)被黑客遠(yuǎn)程更改。

計(jì)票軟件生成的這些XML和PDF文檔隨后將存儲(chǔ)到一個(gè)USB載體中，這個(gè)USB載體將被通過(guò)物理轉(zhuǎn)移方式遞交到上一級(jí)選區(qū)，上一級(jí)選區(qū)通過(guò)匯總所轄管地區(qū)的所有XML文檔，并把其輸入到計(jì)票軟件中進(jìn)行電腦程序計(jì)票。

未加密保護(hù)的XML文檔

計(jì)票軟件生成的，包含選票計(jì)數(shù)的XML文檔沒(méi)有任何加密保護(hù)設(shè)置，在USB載體的物理轉(zhuǎn)移中，任何人都可以對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行篡改（風(fēng)險(xiǎn)9：高）

生成的PDF文檔在打印之后應(yīng)該刪除

包含哈希校驗(yàn)值的PDF文檔在打印之后，應(yīng)該立即刪除，然而視頻講解者卻沒(méi)意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，坦然地把其和XML文檔保存在同一個(gè)文件夾中（風(fēng)險(xiǎn)10：中），計(jì)票軟件系統(tǒng)也未就此發(fā)出任何強(qiáng)制刪除PDF文檔的安全提示（風(fēng)險(xiǎn)11：中）。打印PDF文檔是可選步驟，當(dāng)然，有了電子數(shù)據(jù)誰(shuí)還會(huì)想著去處理紙質(zhì)文檔呢？

另外，針對(duì)SHA1哈希值的校驗(yàn)，視頻講解者展示了如何在PDF閱讀器中對(duì)SHA1值進(jìn)行驗(yàn)證：

我猜想該計(jì)票軟件設(shè)計(jì)者的初衷是希望用戶(hù)能打印PDF文檔，用紙質(zhì)方式進(jìn)行文檔的完整性校驗(yàn)，而視頻講解者并沒(méi)有真正了解這種意圖，同時(shí)，軟件設(shè)計(jì)者也沒(méi)有認(rèn)真檢查過(guò)軟件的生成文檔（風(fēng)險(xiǎn)12：中）。

而且，由于存儲(chǔ)XML文檔的USB載體無(wú)任何加密措施保護(hù)，在把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到另外一臺(tái)計(jì)票電腦的過(guò)程中，可能會(huì)產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)（風(fēng)險(xiǎn)13：高）。

事實(shí)上，計(jì)票系統(tǒng)開(kāi)啟USB接入方式，本來(lái)就是一種非常危險(xiǎn)的安全短板，因?yàn)椴豢杀苊鈺?huì)被插入一些未知的不安全的USB載體，使計(jì)票電腦系統(tǒng)面臨被黑風(fēng)險(xiǎn)。主要隱患如下：

攻擊者使用程序自啟動(dòng)技術(shù)，在USB載體上放置可以自動(dòng)運(yùn)行的惡意軟件

攻擊者使用類(lèi)似BadUSB形式的攻擊

即使設(shè)置了很好的加密或簽名認(rèn)證機(jī)制，利用USB的惡意接入，一樣可以繞過(guò)這些安全設(shè)置（風(fēng)險(xiǎn)14：高），而且針對(duì)數(shù)百公里外的上一級(jí)選區(qū)數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移，USB載體方式很容易出現(xiàn)安全問(wèn)題。

視頻講解者使用了短密碼并開(kāi)啟了密碼自動(dòng)保存功能

在03:07時(shí)刻，計(jì)票軟件的登錄界面顯示以下畫(huà)面：

講解者使用了名為“OSV”的用戶(hù)名，點(diǎn)擊TAB鍵后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)已經(jīng)自動(dòng)保存了對(duì)應(yīng)的登錄密碼（風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)15：中），但講解者又重新手動(dòng)輸入了長(zhǎng)度為3位數(shù)的密碼進(jìn)行登錄，有點(diǎn)搞笑，我猜想她的密碼可能也是“OSV”。

顯然，開(kāi)啟密碼保存設(shè)置后，計(jì)票軟件可能存在他人未授權(quán)訪問(wèn)的情況（風(fēng)險(xiǎn)17：低），同時(shí)，計(jì)票軟件允許設(shè)置弱口令的做法也極不安全（風(fēng)險(xiǎn)18：中）。

安全標(biāo)記Sessionid顯示在地址欄

登錄進(jìn)入后，在管理界面瀏覽器地址欄可以看到如下圖所示的鏈接信息：

仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)session標(biāo)識(shí)jsessionid為可見(jiàn)狀態(tài)（風(fēng)險(xiǎn)19：低），為了安全起見(jiàn)，應(yīng)該對(duì)cookie機(jī)制進(jìn)行安全設(shè)置，如httponly、secure、sameSite等以保護(hù)session不被劫持。主要存在的隱患如下：

黑客可能利用該標(biāo)識(shí)繞過(guò)登錄驗(yàn)證

在不安全的HTTP連接下，該標(biāo)識(shí)符可能被泄露到其它網(wǎng)站

該標(biāo)識(shí)還會(huì)被自動(dòng)保存在瀏覽器歷史記錄中

使用了系統(tǒng)高權(quán)限運(yùn)行軟件

在03:44時(shí)刻可以看到以下畫(huà)面：

計(jì)票軟件把用戶(hù)文件寫(xiě)入到其安裝路徑：C:Program Files (x86)OSV，一般來(lái)說(shuō)，只有具備系統(tǒng)高權(quán)限的用戶(hù)才能操作該路徑文件，而給一些日常性任務(wù)賦予高權(quán)限本來(lái)說(shuō)是一種安全風(fēng)險(xiǎn)（風(fēng)險(xiǎn)20：中）。而該軟件編寫(xiě)者似乎對(duì)用戶(hù)隔離和安全加固了解不夠，所以才會(huì)把用戶(hù)文件默認(rèn)存儲(chǔ)到系統(tǒng)限制區(qū)域C:/Program Files/ 下（風(fēng)險(xiǎn)21：中）。

惡意軟件可以輕易篡改選票

視頻在04:08時(shí)，畫(huà)面中顯示了包含投票計(jì)數(shù)生成的XML文檔，而講解者需要通過(guò)用戶(hù)接口導(dǎo)入這些文件讓軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：

雖然這些文件是在同一個(gè)電腦上生成的，但是在這個(gè)步驟卻沒(méi)有進(jìn)行SHA1校驗(yàn)（風(fēng)險(xiǎn)22：高）。

而且，這些運(yùn)行有計(jì)票軟件的電腦很容易通過(guò)日常瀏覽或郵件方式感染惡意軟件，而一旦感染上了那些針對(duì)選舉的惡意軟件，它們只需更改存儲(chǔ)在C:Program Files (x86)OSV 目錄下的XML文檔，因?yàn)檫@些文檔沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何加密保護(hù)和校驗(yàn)，這對(duì)黑客來(lái)說(shuō)輕而易舉。

包含計(jì)票數(shù)據(jù)的XML文檔竟然可以通過(guò)電子郵件方式寄出

在視頻的04:45時(shí)刻，計(jì)票軟件竟然提示用戶(hù)可以通過(guò)電郵方式把XML文檔寄到中央選舉委員會(huì)：

電子郵件方式傳送類(lèi)似重要數(shù)據(jù)非常不安全（風(fēng)險(xiǎn)23：高），對(duì)于那些想達(dá)目的的黑客來(lái)說(shuō)，竊取或更改電子郵件信息非常簡(jiǎn)單容易，這些軟件開(kāi)發(fā)者難道是腦子進(jìn)水了嗎？！

沒(méi)有任何PDF文檔打印提示

視頻在生成文檔格式介紹中，雖然提到了如何生成PDF和XML文檔，以及這些文檔將會(huì)存儲(chǔ)在一個(gè)USB載體中被轉(zhuǎn)移到另外一臺(tái)電腦中，但是沒(méi)有提及任何打印PDF的提示。

軟件加密校驗(yàn)機(jī)制越來(lái)越糟

從視頻講解中可知，該軟件是由德國(guó)軟件公司開(kāi)發(fā)的，而進(jìn)行哈希校驗(yàn)的做法也是這家德國(guó)軟件公司的想法。正常來(lái)說(shuō)，導(dǎo)入XML文檔時(shí)，必須與USB載體中PDF文檔的哈希值進(jìn)行比較，才可選擇下一步導(dǎo)入動(dòng)作，但一些用戶(hù)會(huì)選擇忽略此步驟。因此，為了實(shí)現(xiàn)”額外強(qiáng)制性校驗(yàn)“措施，該軟件公司想出了以下這招：

必須輸入哈希編碼的前4個(gè)字符進(jìn)行校驗(yàn)，才能執(zhí)行下一步動(dòng)作。由于只要求輸入4個(gè)字符，對(duì)SHA1編碼來(lái)說(shuō)，即2^16（65,536）種組合，在強(qiáng)力破解工具面前，這種密碼強(qiáng)度算是非常脆弱的了（風(fēng)險(xiǎn)24：高），而正常的SHA1是2^160種組合。所以，從這個(gè)角度上來(lái)說(shuō)，目前該計(jì)票軟件的所謂的“額外安全機(jī)制”完全起到了相反的作用，沒(méi)有任何安全可言！

其它風(fēng)險(xiǎn)漏洞情況

我還進(jìn)行了其它漏洞識(shí)別和檢測(cè)，由于比較繁雜，就不一一贅述：

計(jì)票軟件系統(tǒng)直接接入互聯(lián)網(wǎng)

在部署計(jì)票軟件時(shí)沒(méi)有IT專(zhuān)家進(jìn)行指導(dǎo)

計(jì)票軟件存在部分開(kāi)源代碼

我發(fā)現(xiàn)了某處XSS漏洞

沒(méi)有部署任何日志存儲(chǔ)服務(wù)，文件信息很容易被篡改

未部署任何入侵檢測(cè)服務(wù)

軟件未經(jīng)任何第三方安全機(jī)構(gòu)或個(gè)人進(jìn)行過(guò)安全檢測(cè)

軟件不具備任何可信的安全檢測(cè)報(bào)告

軟件信息的完整性很難保證

……

看來(lái)選舉委員會(huì)和其聘請(qǐng)的軟件公司完全沒(méi)有考慮到黑客威脅，這簡(jiǎn)直難以置信，但是請(qǐng)注意，從以上分析研究可以看出，黑客能以多種方式，實(shí)現(xiàn)操縱大選結(jié)果的目的，而這些安全隱患，自2009年就一直存在。真心希望從此刻起，荷蘭政府能重視選舉相關(guān)的信息安全，因?yàn)檫@種現(xiàn)狀非常糟糕，不可接受！

后記

2017年1月30日，在我發(fā)表了這篇文章之后，荷蘭RTL電視臺(tái)邀請(qǐng)我和其它安全專(zhuān)家就我提及的選舉系統(tǒng)安全問(wèn)題進(jìn)行了驗(yàn)證討論，節(jié)目作了直播；

2017年1月31日，荷蘭NOS電視臺(tái)報(bào)道了我的該篇分析文章，并就此采訪了負(fù)責(zé)大選的當(dāng)值官員；

2017年1月31日，媒體報(bào)道，早在6年前，Radboud大學(xué)學(xué)生MaartenEngberts曾發(fā)現(xiàn)了該計(jì)票軟件的多個(gè)漏洞，并發(fā)表在其碩士論文中，但荷蘭選舉委員會(huì)一直忽視這些安全漏洞；

2017年2月1日，在多家媒體對(duì)該文進(jìn)行轉(zhuǎn)載報(bào)道后，荷蘭內(nèi)政部長(zhǎng)Ronald Plasterk發(fā)表聲明，確認(rèn)荷蘭選舉信息系統(tǒng)可能存在一些潛在的安全威脅，并宣布在3月即將到來(lái)的荷蘭大選中不會(huì)使用電子計(jì)票軟件，將會(huì)徹底使用手工計(jì)票。

2017年2月3日，《今日美國(guó)》節(jié)目就此文作了報(bào)道。

*參考來(lái)源：sijmen.ruwhof，F(xiàn)B小編clouds編譯，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自FreeBuf.COM