Task 3 完整漏洞链分析
一句话总结
App 用 java.util.Random 生成 session token，而 session
token 是用户登录后的"身份凭证"。因为 Random
可预测，攻击者可以绕过登录直接冒充任意用户。
漏洞链全景图
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 攻击者视角 │
│ 1. 反编译 APK → 看到 generateSessionToken() 算法 │
│ 2. 知道用了 new Random().nextInt(62) │
│ 3. 知道 Java Random 是 48-bit 种子 LCG │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 四步证据链 │
│ │
│ 第1步：KEY_SESSION_TOKEN = "sessionToken" │
│ → 这个值叫 session token，安全敏感 │
│ │
│ 第2步：checkCredentials() 验证成功 │
│ → 验证成功后才有资格获得 token │
│ │
│ 第3步：createSession() 执行 │
│ → generateSessionToken() 的结果存入 SharedPrefs │
│ │
│ 第4步：generateSessionToken() 里是 new Random() │
│ → 用了弱随机数生成器 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 攻击可行性 │
│ │
│ 48-bit 种子空间 = 2^48 ≈ 2.8×10^14 │
│ 已知算法 + 本地计算 → 几天内可预测有效 token │
│ 预测出 token → 直接进入用户账户（无需密码） │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 修复方案 │
│ │
│ new Random() → new SecureRandom() │
│ 48-bit → 128-bit 熵 │
│ 暴力破解：从"几天"→"不可能" │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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第一步：Session Token
的角色定义
文件： Login.java 第 26-29 行
private static final String KEY_SESSION_TOKEN = "sessionToken";
private static final String SESSION_PREF_NAME = "SessionPrefs";
private SharedPreferences.Editor editor;
private SharedPreferences sharedPreferences;
|
含义：
- App 明确用
"sessionToken" 这个 key 存储一个值
- 存在
SessionPrefs 文件里
- 这个值的作用是代表用户的登录状态
为什么重要：
Session token
是安全敏感值——它的存在意味着"有一个合法用户刚刚成功登录了"。
第二步：Token 的生成时机
文件： Login.java 第 49-60 行
((Button) findViewById(R.id.button2)).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View view) throws Throwable {
boolean zCheckCredentials = Login.this
.checkCredentials(editText.getText().toString(),
editText2.getText().toString());
if (!zCheckCredentials) {
Toast.makeText(Login.this, "Wrong Credential", 0).show();
return;
}
Login.this.createSession();
Login.this.startActivity(
new Intent(Login.this, (Class<?>) Profile.class));
}
});
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含义：
- 先验证用户名和密码
- 验证失败 → 停在登录页
- 验证成功 → 才调用 createSession()
为什么重要：
Token
不是随意生成的，而是在用户证明了自己是谁之后才生成的。这意味着
token 的存在 = 成功登录的证明。
第三步：Token 的存储动作
文件： Login.java 第 174-177 行
public void createSession() {
this.editor.putString(KEY_SESSION_TOKEN, generateSessionToken());
this.editor.apply();
}
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含义：
- 把
generateSessionToken() 的结果用
putString 存进 SharedPreferences
- Key 就是第一步定义的
"sessionToken"
为什么重要：
这个存储动作把"弱随机数生成器"和"认证状态"绑在了一起——生成的随机字符串直接成为了用户身份凭证。
第四步：弱随机数生成
文件： Login.java 第 183-189 行
private String generateSessionToken() {
Random random = new Random();
StringBuilder sb = new StringBuilder(16);
for (int i = 0; i < 16; i++) {
sb.append("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789"
.charAt(random.nextInt(62)));
}
return sb.toString();
}
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含义：
- 用
new Random() 生成 16 个随机字符
- 字符集是 A-Z, a-z, 0-9（62个字符）
为什么重要：
java.util.Random
是线性同余生成器（LCG），只有 48-bit
内部状态。这意味着： - 知道算法 + 少量观察 → 可以反推种子 -
种子已知 → 可以预测未来所有 token
攻击路径完整示例
攻击者条件：
- 有一台 Android 设备（真机或模拟器）
- 安装了该 App
- 可以访问 SharedPreferences（需要 Root 或 ADB）
攻击步骤：
Step 1：反编译 APK
→ 用 jadx 打开 APK
→ 找到 Login.java
→ 看到 generateSessionToken() 的算法
Step 2：读取当前 session token
→ 通过 ADB 或 Root 访问：
/data/data/com.example.mastg_test0016/shared_prefs/SessionPrefs.xml
Step 3：离线计算种子
→ 把已知 token 的 16 个字符对应到 16 个 nextInt(62) 输出
→ 反推 48-bit 种子（确定性计算，几秒完成）
Step 4：预测其他用户的 token
→ 用相同算法 + 反推的种子
→ 计算出有效 token
Step 5：冒充用户
→ 把计算出的 token 写入 SharedPreferences
→ 打开 App → 直接进入该用户账户
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为什么这个漏洞链完整
| 证据点 |
内容 |
作用 |
| 1. 角色定义 |
KEY_SESSION_TOKEN |
说明这是安全敏感值 |
| 2. 时机证据 |
checkCredentials → createSession |
说明 token = 登录证明 |
| 3. 存储动作 |
putString in createSession |
把弱随机数和认证绑定 |
| 4. 弱随机数 |
new Random() |
漏洞的根因 |
| 5. 攻击可行性 |
48-bit 种子可破解 |
说明漏洞有实际影响 |
缺少任何一个环节，漏洞链就不完整。
量化对比
| 属性 |
当前（有漏洞） |
修复后 |
| 随机数生成器 |
java.util.Random |
java.security.SecureRandom |
| 种子大小 |
48-bit |
≥128-bit |
| 可能种子数 |
2^48 ≈ 2.8×10^14 |
2^128 ≈ 3.4×10^38 |
| 暴力破解时间 |
几天（可行） |
不可能 |
| 预测可行性 |
确定可预测 |
计算不可行 |
| 是否满足 CWE-338 |
❌ 是 |
✅ 否 |
修复代码
private String generateSessionToken() {
Random random = new Random();
...
}
private String generateSessionToken() {
SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
...
}
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一行之差，从"可预测"变成"不可预测"。