MQTT协议安全测试教学文档

0x01 MQTT协议基础

1. MQTT简介

MQTT全称为Message Queuing Telemetry Transport，即消息队列遥测传输协议，是一种基于发布/订阅(Publish/Subscribe)模式的轻量级消息传输协议，主要用于物联网和车联网领域。

2. MQTT核心角色

1. 发布者(Publisher)：消息的生产者，负责创建消息并发布到Broker的特定主题(Topic)
2. 订阅者(Subscriber)：消息的消费者，向Broker订阅感兴趣的主题
3. 代理/服务器(Broker)：MQTT架构的核心，负责消息路由、会话管理、认证授权等

3. MQTT工作流程

1. 订阅者与Broker建立TCP连接并发送SUBSCRIBE报文
2. 订阅者维护连接并等待Broker推送消息
3. 发布者向Broker发布消息到特定主题
4. Broker主动将消息推送给订阅了该主题的订阅者

4. MQTT特点

• 发布/订阅模型
• Broker中心模型
• 异步通信
• 轻量级高效
• 支持三种QoS级别(0,1,2)

5. MQTT与HTTP对比

0x02 MQTT环境搭建

1. Broker环境搭建

1. 安装Mosquitto服务器：

   sudo apt-get install mosquitto mosquitto-clients
   

2. 查看默认配置：

   cat /etc/mosquitto/mosquitto.conf
   

3. 配置访问端口(默认1883)：

   sudo vim /etc/mosquitto/mosquitto.conf
   

4. 重启服务：

   sudo systemctl restart mosquitto
   

5. 配置防火墙：

   sudo ufw allow 1883
   

2. 客户端环境搭建

1. 安装Mosquitto客户端：

   sudo apt-get install mosquitto-clients
   

2. 订阅主题：

   mosquitto_sub -h [broker_ip] -t "topic" -v
   

3. 发布消息：

   mosquitto_pub -h [broker_ip] -t "topic" -m "message"
   

0x03 MQTT安全测试工具

1. MQTT-PWN安装

1. 下载工具：

   git clone https://github.com/akamai-threat-research/mqtt-pwn.git
   

2. 修改Dockerfile(可选)：

   FROM python:3.7-slim
   RUN apt-get update && apt-get install -y git nmap
   RUN pip install paho-mqtt==1.5.0 psutil==5.7.0 python-nmap==0.6.1 requests==2.23.0
   WORKDIR /mqtt-pwn
   COPY . .
   CMD ["python", "cli.py"]
   

3. 构建并运行：

   docker build -t mqtt-pwn .
   docker run -it mqtt-pwn
   

0x04 MQTT安全测试方法

1. 未授权访问测试

1. 匿名连接测试：

   mosquitto_sub -h [broker_ip] -t "#" -v
   

2. 使用MQTT-PWN测试：

   connect -h [broker_ip] -p 1883
   

2. 信息收集

1. 获取Broker信息：

   system
   

2. 枚举主题：

   discovery
   scans
   

3. 查看主题消息：

   messages -t [topic_name]
   

3. 暴力破解

1. 使用MQTT-PWN暴力破解：

   brute-force -h [broker_ip] -U [userlist] -P [passlist]
   

2. 使用破解的凭据连接：

   connect -h [broker_ip] -p 1883 -u [username] -P [password]
   

4. 命令注入测试

1. 订阅命令主题：

   subscribe -t commands/serverA
   

2. 发布恶意命令：

   publish -t commands/serverA -m "malicious_command"
   

3. 查看执行结果：

   subscribe -t results/serverA
   

0x05 安全加固建议

1. 认证配置

1. 禁用匿名访问：

   allow_anonymous false
   

2. 配置密码文件：

   password_file /etc/mosquitto/passwd
   

3. 创建用户密码：

   mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd username
   

2. 访问控制

1. 配置ACL：

   acl_file /etc/mosquitto/acl
   

2. 示例ACL规则：

   user username
   topic readwrite topic/name
   

3. 加密通信

1. 配置TLS：

   listener 8883
   certfile /etc/mosquitto/certs/server.crt
   keyfile /etc/mosquitto/certs/server.key
   

2. 生成证书：

   openssl req -new -x509 -days 365 -nodes -out server.crt -keyout server.key
   

4. 其他安全措施

1. 限制客户端ID长度
2. 设置最大连接数
3. 启用日志记录
4. 定期更新软件

0x06 车联网应用案例

1. 远程解锁车辆流程

1. 车辆连接：

   • T-Box连接Broker
   • 订阅指令Topic：iov/vehicles/{VIN}/command/door/lock

2. 用户操作：

   • App发送HTTPS请求到云平台
   • 云平台验证权限并生成MQTT消息

3. 指令下发：

   • 云平台发布消息到车辆Topic
   • Broker推送消息给车辆

4. 执行反馈：

   • 车辆执行指令
   • 发布状态到iov/vehicles/{VIN}/status/door/lock
   • 云平台接收状态并通知用户

2. 潜在攻击面

1. 未授权Broker访问
2. 弱认证凭据
3. Topic枚举和信息泄露
4. 消息注入
5. 中间人攻击

0x07 总结

MQTT协议在物联网和车联网领域广泛应用，其安全性直接影响物理世界。安全测试应关注：

1. 认证机制是否健全
2. 授权控制是否严格
3. 通信是否加密
4. 敏感信息是否暴露
5. 能否实现命令注入

与传统Web测试相比，MQTT测试更注重协议层面的安全性和Broker配置，但核心安全原则不变。