Ошибки переполнения буфера извне и изнутри как обобщенный опыт реальных атак

Крис Касперски

Мы живем в суровом мире. Программное обеспечение, окружающее нас, содержит дыры, многие из которых размерами со слона. В дыры лезут хакеры, вирусы и черви, совершающие набеги изо всех концов Сети. Червям противостоят антивирусы, заплатки, брандмауэры и другие умные слова, существующие лишь на бумаге и бессильные сдержать размножение червей в реальной жизни. Сеть небезопасна – это факт. Можно до потери пульса закидывать Била Гейтса тухлыми яйцами и кремовыми тортами, но ситуация от этого вряд ли изменится. Анализ показывает, что подавляющее большинство червей и хакерских атак основано на ошибках переполнения буфера, которые носят фундаментальный характер и которых не избежало практически ни одно полновесное приложение. Попытка разобраться в этой, на первый взгляд довольно скучной и незатейливой проблеме безопасности погружает вас в удивительный мир, полный приключений и интриг. Захват управления системой путем переполнения буфера – сложная инженерная задача, требующая нетривиального мышления и превосходной экипировки. Диверсионный код, заброшенный на выполнение, находится в весьма жестких и агрессивных условиях, не обеспечивающих и минимального уровня жизнедеятельности. Если вам нужен путеводитель по стране переполняющихся буферов, снабженный исчерпывающим руководством по выживанию, – эта статья для вас!

Чудовищная сложность современных компьютерных систем неизбежно приводит к ошибкам проектирования и реализации, многие из которых позволяют злоумышленнику захватывать контроль над удаленным узлом или делать с ним что-то нехорошее. Такие ошибки называются дырами или уязвимостями (holes и vulnerability соответственно).

Мир дыр чрезвычайно многолик и разнообразен: это и отладочные люки, и слабые механизмы аутентификации, и функционально-избыточная интерпретация пользовательского ввода, и некорректная проверка аргументов и т. д. Классификация дыр чрезвычайно размыта, взаимно противоречива и затруднена (во всяком случае, своего Карла Линнея дыры еще ждут), а методики их поиска и «эксплуатации» не поддаются обобщению и требуют творческого подхода к каждому отдельному случаю. Было бы наивно надеяться, что одна-единственная публикация сможет описать весь этот зоопарк! Давайте лучше сосредоточимся на ошибках переполнения буферов как на наиболее важном, популярном, перспективном и приоритетном направлении.

Большую часть статьи мы будем витать в бумажных абстракциях теоретических построений и лишь к концу спустимся на ассемблерную землю, обсуждая наиболее актуальные проблемы практических реализаций. Нет, не подумайте! Никто не собирается в сотый раз объяснять, что такое стек, адреса памяти и откуда они растут! Эта публикация рассчитана на хорошо подготовленную читательскую аудиторию, знающую ассемблер и бегло изъясняющуюся на Си/Си++ без словаря. Как происходит переполнение буфера, вы уже представляете и теперь хотели бы ознакомиться с полным списком возможностей, предоставляемых переполняющимися буферами. Какие цели может преследовать атакующий? По какому принципу происходит отбор наиболее предпочтительных объектов атаки?

Другими словами, сначала мы будем долго говорить о том, что можно сделать с помощью переполнения, и лишь потом перейдем к вопросу «как именно это сделать». В любом случае эта тема заслуживает отдельной статьи.

Описанные здесь приемы работоспособны на большинстве процессорных архитектур и операционных систем (например, UNIX/SPARC). Пусть вас не смущает, что приводимые примеры в основном относятся к Windows NT и производным от нее системам. Просто в момент написания статьи другой операционной системы не оказалось под рукой.

Мясной рулет ошибок переполнения, или попытка классификации

Согласно «Новому словарю хакера» Эрика Раймонда ошибки переполнения буфера – это «то, что с неизбежностью происходит при попытке засунуть в буфер больше, чем тот может переварить». На самом деле, это всего лишь частный случай последовательного переполнения при записи. Помимо него существует индексное переполнение, заключающееся в доступе к произвольной ячейке памяти за концом буфера, где под «доступом» понимаются как операции чтения, так и операции записи.