19 смертных грехов, угрожающих безопасности программ

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

Примеры из реальной жизни

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

Еще одна ошибка в языке сценариев (документ CAN–2004–0722 в базе CVE) описана на сайте Red Hat Linux (www.redhat.com) следующими словами:

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.

В том же отчете читаем далее:

Во время аудита исходных текстов Крис Эванс (Chris Evans) обнаружил переполнение буфера и переполнение целого в библиотеке libpng, используемой в браузере Mozilla. Противник может создать специальный PNG–файл, при просмотре которого в этом браузере либо произойдет аварийный останов, либо будет выполнен произвольный код.

Переполнение кучи в HTR–документе, передаваемом поблочно, может скомпрометировать Web–сервер

Вскоре после того, как об этой ошибке стало известно (в июне 2002 года), последовали многочисленные атаки на уязвимые серверы IIS. Подробности можно найти на странице www.microsoft.com/technet/security/bulletin/MS02–028.mspx, но суть проблемы в том, что обработчик HTR–документов принимал от пользователя данные длиной 64К – 1, прибавлял 1 (нам ведь нужно место для завершающего нуля), после чего запрашивал буфер длиной 0 байтов. Неизвестно, то ли Билл Гейтс сказал, что 64К хватит любому, то ли это интернетовская легенда, но любой хакер сможет уместить в 64К такой shell–код, что мало не покажется!

Искупление греха

По–настоящему избавиться от ошибок переполнения целого можно, только если вы хорошо понимаете суть проблемы. Но все же опишем несколько шагов, которые помогут не допустить такой ошибки. Прежде всего пользуйтесь всюду, где возможно, числами без знака. В стандарте C/C++ описан тип size_t для представления размеров, и разумные программисты им пользуются. Контролировать беззнаковые целые гораздо проще, чем знаковые. Ну нет же смысла применять число со знаком для задания размера выделяемой памяти!

Избегайте «хитроумного» кода – контроль целых должен быть прост и понятен. Вот пример чересчур заумного кода для контроля переполнения при сложении:

...

int a, b, c;

c = a + b;

if(a ^ b ^ c < 0)

return BAD_INPUT;

В этом фрагменте масса проблем. Многим из нас потребуется несколько минут на то, чтобы понять, что же автор хотел сделать. А кроме того, код дает ложные срабатывания – как позитивные, так и негативные, то есть работает не всегда. Вот другой пример проверки, дающей правильный результат не во всех случаях:

...

int a, b, c;

c = a * b;

if(c < 0)

return BAD_INPUT;

Даже если на входе допустимы только положительные числа, этот код все равно пропускает некоторые переполнения. Возьмем, к примеру, выражение (2 А 30 + + 1) * 8, то есть 2 А 33 + 8. После отбрасывания битов, вышедших за пределы 32 разрядов, получается 8. Это число положительно, а ошибка тем не менее есть. Безопаснее решить эту задачу, сохранив результат умножения 32–разрядных чисел в 64–разрядном, а затем проверить, равен ли хотя бы один из старших битов единице. Это и будет свидетельством переполнения.

Когда встречается подобный код:

...

unsigned a, b;

...

if (a * b < MAX) {

...

}

проще ограничить а и b значениями, произведение которых заведомо меньше МАХ. Например:

...