Коллектив авторов - Защита от хакеров корпоративных сетей

Благодаря алгоритму работы утилиты Screen злоумышленник может воспользоваться обсуждаемой уязвимостью форматирующей строки при помощи способа однократной записи по спецификации преобразования %n. Для атаки ему не потребуется ни управляющего кода, ни задания адресов памяти. В основе идеи использования уязвимости форматирующей строки лежит подмена сохраненного идентификатора пользователя userid на другой, выбранный злоумышленником, например 0 – идентификатор суперпользователя.

Для того чтобы воспользоваться уязвимостью форматирующей строки, злоумышленник должен сделать следующее. Во-первых, присвоить одному из параметров небезопасной функции printf() адрес области сохранения идентификатора пользователя в памяти. Во-вторых, создать форматирующую строку со спецификацией преобразования %n, которая соответствует параметру, передающему адрес области сохранения идентификатора пользователя. Выбрав правильное смещение от начала области сохранения идентификатора пользователя, для обнуления идентификатора пользователя злоумышленнику достаточно записать старшие разряды величины, соответствующей спецификации %n. В результате идентификатор пользователя будет заменен идентификатором суперпользователя. Теперь, когда атакующий создаст новое окно, родительский процесс утилиты Screen, прочитав из памяти нулевое значение, установит права доступа процессам потомкам равными правам суперпользователя.

На локальной машине злоумышленник, воспользовавшись уязвимостью форматирующей строки в утилите Screen, может повысить свои права доступа до уровня прав суперпользователя. Рассмотренная уязвимость утилиты Screen является хорошим примером использования злоумышленниками ошибок форматирующей строки для тривиального осуществления своих замыслов. Описанный способ применим для большинства известных платформ.

Способ многократной записи.Этот способ заключается в перезаписи сразу нескольких участков памяти. Он сложнее метода однократной записи, но зато дает лучшие результаты. Используя уязвимость форматирующей строки, злоумышленник часто имеет возможность заменить почти любое значение в памяти на значение, нужное ему. Для понимания способа многократной записи важно знать, как работает спецификация преобразования %n и что происходит во время записи.

Кратко еще раз. Спецификация преобразования %n используется для вывода текущего числа символов отформатированной строки на момент ее обработки. Злоумышленник может увеличить это значение, но не настолько, чтобы оно стало равным какому-либо адресу памяти, например равным указателю на управляющий программный код. Поэтому при помощи способа однократной записи нельзя подменить значение в памяти на любое другое. По этой причине злоумышленник вынужден использовать ряд операций записи по нескольким спецификациям преобразования %n для получения нужного ему слова байт за байтом. Так можно перезаписать любое слово произвольной длины. Именно таким образом можно создать условия для выполнения произвольного кода.

Принципы работы программ атаки, использующих ошибки форматирующих строк

Рассмотрим, каким образом уязвимости форматирующей строки могут быть использованы для подмены адресов памяти. Благодаря подмене адресов у злоумышленника появляется возможность вынудить уязвимую программу выполнить управляющий программный код.

Напомним, что при обработке спецификации преобразования %n длина сформированной строки в формате целого числа будет записана по указанному адресу памяти. При вызове функции printf() адрес области памяти, в которую будет помещена длина сформированной строки, должен быть записан в область стека, отведенную параметру функции printf(), который соответствует спецификации преобразования %n. Для изменения содержимого любой доступной области памяти злоумышленник должен узнать ее адрес, подготовить свою форматирующую строку, разместив в нужной позиции спецификацию преобразования %n, и поместить в стеке ее и параметр функции printf(), соответствующий спецификации преобразования %n. Иногда это возможно, если знать места размещения в стеке локальных переменных или характерные для программы признаки размещения в стеке контролируемых пользователем данных.

Обычно злоумышленнику доступен более простой способ определения искомой позиции в стеке. В большинстве уязвимых программ форматирующая строка, передаваемая функции printf(), сама хранится в стеке как локальная переменная. Из-за того, что обычно в стеке хранится не так много локальных переменных, форматирующая строка расположена недалеко от стекового фрейма вызванной уязвимой функции printf(). Злоумышленник может воспользоваться уязвимой функцией для записи данных в нужные ему адреса памяти, если он включит их в список параметров функции printf(), а в форматирующей строке разместит в нужные позиции спецификации преобразования %n.

Злоумышленник всегда сможет определить, откуда из стека функция printf() считывает свой параметр, соответствующий спецификации преобразования %n. Используя такие спецификации формата, как, например, %x или %p, он может воспользоваться функцией printf() для перемещения по стеку до адреса, помещенного злоумышленником в стек. Предполагая, что при записи в стек данные пользователя не обрезались, злоумышленник с помощью функции printf() сможет считывать данные из стека до тех пор, пока не доберется до нужного ему адреса в стеке. После этого останется только разместить в форматирующей строке спецификацию преобразования %n для записи данных по адресу, заданному злоумышленником.

Например, если злоумышленник захочет использовать адрес из стека, хранящийся в 32 байтах от первого параметра функции printf(), то он должен определить в своей форматирующей строке 8 спецификаций преобразования %x. Спецификация преобразования %x – это спецификация вывода шестнадцатеричного целого числа без знака длиной в слово. На 32-разрядной платформе Intel длина слова равна 4 байтам. Каждый раз, встречая в форматирующей строке спецификацию преобразования %x, функция printf() считывает из стека очередные четыре байта, в которых хранится переменная, соответствующая найденной спецификации. Кроме рассмотренной, для чтения данных из стека можно воспользоваться и другими спецификациями преобразования, а для записи данных в нужную область памяти существует спецификация преобразования %n.