Дэвид Лебланк - 19 смертных грехов, угрожающих безопасности программ

По мнению автора языка Perl, величайшим достоинством программиста является лень! Так давайте пойдем простым путем – заставим потрудиться компилятор. Включите уровень диагностики /W4 (для Visual С++) или–Wall либо–Wsign–compare (для gcc) – и вы увидите, как много в вашей программе мест, где возможны проблемы с целыми числами. Обращайте внимание на все предупреждения, касающиеся целых чисел, особенно на те, в которых говорится о сравнении знаковых и беззнаковых величин, а также об усечении.

В Visual С++ самыми важными с этой точки зрения являются предупреждения С4018, С4389иС4244.

В gcc ищите предупреждения «warning: comparison between signed and unsigned integer expressions».

Относитесь с подозрением к директивам #pragma отключающим предупреждения, например:

Во вторую очередь следует искать места, где вы пытаетесь защититься от переполнения буфера (в стеке или в куче) путем проверки выхода за границы. Убедитесь, что все арифметические вычисления корректны. В следующем примере показано, как может возникнуть ошибка:

Здесь проверяется, что суммарный размер двух входных буферов не превышает размера выходного буфера. Но если lenl равно 0x103, а 1еп2 равно 0xfffffffc, то сумма переполняет 32–разрядный регистр процессора и оказывается равной 255 (0xff), так что проверка успешно проходит. В результате memcpy попытается записать примерно 4 Гб в буфер размером всего 255 байтов!

Не вздумайте подавлять эти надоедливые предупреждения путем приведения типов. Теперь вы знаете, насколько это рискованно и как внимательно нужно все проверять. Найдите все приведения и убедитесь, что они безопасны. О приведениях и преобразованиях в языках С и С++ см. раздел «Операции приведения» выше.

Вот еще один пример:

while (true) {

BYTE buf[1024];

int skip = count – cbBytesRead;

if (skip > sizeof(buf))

skip = sizeof(buf);

if (read(buf, skip))

cbBytesRead += skip;

else

break;

В этом фрагменте значение skip сравнивается с 1024, и если оно меньше, то в буфер buf копируется skip байтов. Проблема в том, что если skip оказывается отрицательным (скажем, -2), то оно будет заведомо меньше 1024, так что функция read попытается скопировать–2 байта, а это значение, будучи представлено как целое без знака (тип size_t), равно без малого 4 Гб. Итак, read() копирует 4 Гб в буфер размером 1 Кб. Печально!

Еще один источник неприятностей – это оператор new в языке С++. Он сопряжен с неявным умножением:

Если N контролируется противником, то возможно переполнение внутри operator new при вычислении выражения N * sizeof(Foo);

С#

Хотя сам язык С# и не допускает прямых обращений к памяти, но иногда программа обращается к системным вызовам, помещенным в блок, помеченный ключевым словом unsafe (при этом ее еще надо компилировать с флагом /unsafe). Любые вычисления, результат которых передается системному вызову, нужно контролировать. Для этого полезно применить ключевое слово checked или – еще лучше – соответствующий флаг компилятора. Включите его и следите, не произойдет ли исключения. Напротив, ключевое слово unchecked используйте изредка, предварительно обдумав все последствия.

Java

В языке Java прямые обращения к памяти также запрещены, поэтому он не так опасен, как C/C++. Но проявлять беспечность все же не следует: как и в C/C++, в Java нет никакой защиты от переполнения целых, и легко можно допустить логические ошибки. О том, какие существуют программные решения, см. в разделе «Искупление греха».

Visual Basic и Visual Basic .NET

Visual Basic ухитрился превратить проблему переполнения целого в проблему отказа от обслуживания – примерно такую же ситуацию мы имеем при использовании ключевого слова checked в С#. Подозрение должны вызывать те места, где программист применяет механизм перехвата для игнорирования ошибок при работе с целыми. Убедитесь, что ошибки обрабатываются правильно. Следующее предложение в программе на Visual Basic (не Visual Basic .NET) свидетельствует о лености программиста, не пожелавшего обрабатывать ошибки, возникающие во время работы программы. Нехорошо это.

Perl

Perl – замечательный язык, но математика чисел с плавающей точкой может преподнести неожиданности. По большей части Perl делает то, чего от него ожидают, но будьте осторожны: это очень многогранный язык. В особенности это относится к случаям, когда вы обращаетесь к модулям, являющимся тонкой оберткой вокруг системных вызовов.

Если на вход подаются строки символов, попробуйте задать размеры так, чтобы вызвать ошибку. Часто это происходит, если длина строки составляет 64К или 64К – 1 байтов. Также ошибки возможны для длин, равных 127, 128, 255 и 32К плюс–минус единица. Если вам удалось подобрать тест так, что прибавление единицы к числу вызвало изменение знака или обращение в нуль, значит, вы не зря потрудились.

Если программа допускает прямой ввод числовых данных, например в структурированный документ, попробуйте очень большие числа и обращайте особое внимание на граничные случаи.

Поиск по запросу «integer overflow» в базе данных уязвимостей на сайте Security Focus дает больше 50 документов, а в базе CVE – 65 документов. Вот лишь несколько из них.

Ошибка в интерпретаторе Windows Script позволяет выполнить произвольный код

Цитата из бюллетеня CVE (CAN–2003–0010):

Переполнение целого в функции JsArrayFimctionHeapSort, используемой в Windows Script Engine для JScript (JScript.dll), в различных операционных системах Windows позволяет противнику выполнить произвольный код путем подготовки Web–страницы или электронного письма в формате HTML, в котором используется большой индекс массива. При этом возникает переполнение размещенного в куче буфера и открывается возможность для атаки.

Интересная особенность этой ошибки в том, что переполнение возникает в языке сценариев, не допускающем прямого обращения к памяти. Выпущенный по этому поводу бюллетень Microsoft можно найти на странице www.microsoft.com/ technet/security/bulletin/MS03–008.mspx.

Переполнение целого в конструкторе объекта SOAPParameter

Zen Parse сообщил о некорректном контроле входных данных в конструкторе объекта SOAPParameter, что приводит к переполнению целого с последующей порчей кучи. Можно написать вредоносную программу на языке JavaScript, которая воспользуется этой ошибкой для выполнения произвольного кода.