Buffer Overflows phát sinh khi một chương trình cố gắng lưu trữ nhiều dữ liệu hơn trong vùng lưu trữ dữ liệu tạm thời (bộ đệm) so với dự định lưu trữ. Vì bộ đệm được tạo ra để chứa một lượng dữ liệu hữu hạn, thông tin bổ sung có thể tràn vào bộ đệm liền kề, do đó làm hỏng dữ liệu hợp lệ được giữ trong chúng.
Các bài viết liên quan:
Buffer Overflows: Định nghĩa và Ý nghĩa
Buffer Overflows là gì?
Buffer Overflow (tràn bộ đệm) là một lỗi phổ biến trong lập trình có thể xảy ra khi một chương trình ghi dữ liệu nhiều hơn hoặc vượt quá dung lượng bộ đệm được cấp phát. Khi xảy ra lỗi này, các dữ liệu thừa được ghi vào vùng nhớ khác gây ảnh hưởng đến tính ổn định của chương trình và có thể tạo điều kiện cho tấn công.
Ý nghĩa của Buffer Overflows trong kiểm tra bảo mật
Buffer Overflows là một trong những lỗ hổng bảo mật nguy hiểm trong các ứng dụng. Kẻ tấn công có thể khai thác lỗi này để ghi đè lên dữ liệu quan trọng, thực thi mã độc, hoặc thậm chí kiểm soát toàn bộ quyền điều khiển của chương trình. Do đó, kiểm tra và khắc phục Buffer Overflows là một phần quan trọng trong quá trình kiểm tra bảo mật ứng dụng để đảm bảo tính bảo mật và ổn định của hệ thống.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về nguyên nhân gây ra Buffer Overflows, các kỹ thuật tấn công, cách phòng ngừa và khắc phục lỗi này, cùng các công cụ và phương pháp kiểm tra Buffer Overflows.
Xem thêm Buffer trong Node.js
Nguyên nhân gây Buffer Overflows
Lỗi xác định kích thước đầu vào
Một trong những nguyên nhân chính gây Buffer Overflows là sự thiếu kiểm soát và xác định kích thước đầu vào trong quá trình xử lý dữ liệu. Khi một chương trình không kiểm tra đủ kích thước của dữ liệu được nhập vào và không đảm bảo rằng nó vừa với dung lượng bộ đệm được cấp phát, có thể xảy ra tràn bộ đệm.
Lỗi xử lý đầu vào không an toàn
Các lỗi xử lý đầu vào không an toàn cũng là một nguyên nhân quan trọng gây Buffer Overflows. Khi chương trình không kiểm tra và xử lý đúng các đầu vào không hợp lệ hoặc độc hại, có thể xảy ra tràn bộ đệm. Điều này có thể xảy ra khi chương trình không thực hiện kiểm tra đúng loại dữ liệu, độ dài hoặc giá trị của đầu vào.
Các nguyên nhân gây Buffer Overflows có thể bao gồm cả lỗi thiết kế, lỗi triển khai, lỗi quản lý bộ nhớ, và sự cố trong quá trình phát triển phần mềm. Điều quan trọng là nhận biết và khắc phục các lỗ hổng này để tránh sự lợi dụng và tấn công.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách phòng ngừa và khắc phục Buffer Overflows để đảm bảo tính bảo mật của ứng dụng.
Ví dụ
Đây là một ví dụ cổ điển về Buffer Overflows. Nó cho thấy một sự cố Buffer Overflows đơn giản gây ra bởi tình huống đầu tiên dựa vào dữ liệu bên ngoài để kiểm soát hành vi của nó. Không có cách nào để giới hạn số lượng dữ liệu mà người dùng đã nhập và hành vi của chương trình phụ thuộc vào số lượng ký tự mà người dùng đã nhập vào bên trong.
char bufr[BUFSIZE]; gets(bufr);
Xem thêm Buffer Overflow thông qua Environment Variables
Các kỹ thuật tấn công Buffer Overflows
Tấn công tràn đệm trên ngăn xếp (Stack Overflow)
Tấn công tràn đệm trên ngăn xếp là một kỹ thuật phổ biến trong Buffer Overflows, trong đó kẻ tấn công ghi dữ liệu lớn hơn kích thước bộ đệm được cấp phát trên ngăn xếp. Khi một hàm ghi đè dữ liệu lên các vùng nhớ quan trọng, như khối lệnh hay địa chỉ trả về, có thể làm thay đổi luồng thực thi của chương trình và kiểm soát quyền điều khiển.
Tấn công tràn đệm trên vùng nhớ (Heap Overflow)
Tấn công tràn đệm trên vùng nhớ là một kỹ thuật khác trong Buffer Overflows, trong đó kẻ tấn công ghi dữ liệu lớn hơn kích thước bộ đệm được cấp phát trên vùng nhớ heap. Khi một khối dữ liệu lớn ghi đè lên các vùng nhớ liền kề, có thể làm thay đổi dữ liệu quan trọng hoặc gây ra lỗi trong quá trình quản lý heap.
Cả hai kỹ thuật tấn công tràn đệm trên ngăn xếp và vùng nhớ đều có thể được khai thác để thực hiện các hành động độc hại như thực thi mã độc, kiểm soát luồng thực thi, hoặc lấy được quyền kiểm soát của chương trình.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về cách phòng ngừa và khắc phục các kỹ thuật tấn công Buffer Overflows như tràn đệm trên ngăn xếp và vùng nhớ.
Kiểm tra lỗ hổng bảo mật Buffer Overflows với Burp Suite
Bước 1 – Chúng ta cần đăng nhập với tên và số phòng để truy cập internet. Đây là ảnh chụp nhanh kịch bản.
Bước 2 – Chúng tôi cũng sẽ bật “Hiện các trường biểu mẫu ẩn” trong Burp Suite như hình dưới đây –
Bước 3 – Bây giờ chúng tôi gửi một đầu vào trường tên và số phòng. Chúng tôi cũng thử và đưa một số khá lớn vào trường số phòng.
Bước 4 – Các trường ẩn được hiển thị như hình dưới đây. Chúng tôi nhấp vào chấp nhận các điều khoản.
Bước 5 – Cuộc tấn công thành công, chẳng hạn như do Buffer Overflows, nó bắt đầu đọc các vị trí bộ nhớ liền kề và hiển thị cho người dùng như hình dưới đây.
Bước 6 – Bây giờ chúng ta hãy đăng nhập bằng dữ liệu được hiển thị. Sau khi ghi nhật ký, thông báo sau được hiển thị:
Xem thêm Tìm hiểu về Buffer Overflow Attack
Cách phòng ngừa Buffer Overflows
Kiểm tra và xác định kích thước đầu vào
Để phòng ngừa Buffer Overflows, quan trọng nhất là kiểm tra và xác định kích thước đầu vào một cách chính xác. Đảm bảo rằng các hàm hoặc phương thức xử lý dữ liệu đầu vào kiểm tra và đảm bảo rằng kích thước dữ liệu không vượt quá dung lượng bộ đệm được cấp phát.
Sử dụng các hàm an toàn để xử lý dữ liệu
Tránh sử dụng các hàm không an toàn và không kiểm tra kích thước đầu vào như strcpy, strcat, sprintf. Thay vào đó, sử dụng các hàm an toàn như strncpy, strncat, snprintf có hỗ trợ xác định kích thước đầu vào để tránh tràn bộ đệm.
Kiểm tra tính hợp lệ của đầu vào
Đảm bảo rằng đầu vào được kiểm tra tính hợp lệ trước khi xử lý. Kiểm tra loại dữ liệu, độ dài và giá trị của đầu vào để ngăn chặn việc chèn dữ liệu độc hại hoặc không hợp lệ vào bộ đệm.
Giới hạn quyền truy cập vào bộ nhớ
Giới hạn quyền truy cập vào bộ nhớ và xác định rõ ràng các vùng nhớ quan trọng như vùng ngăn xếp và vùng nhớ heap. Đảm bảo rằng chỉ có quyền truy cập cần thiết được cấp cho các vùng nhớ này và ngăn chặn truy cập trái phép hoặc ghi đè dữ liệu lên các vùng nhớ quan trọng.
Trên đây là một số cách phòng ngừa Buffer Overflows. Tuy nhiên, không có biện pháp phòng ngừa nào là hoàn toàn chắc chắn. Quan trọng nhất là xây dựng phần mềm với một quy trình phát triển bảo mật và thường xuyên kiểm tra, giám sát và nâng cấp hệ thống để đảm bảo tính bảo mật và ổn định.
Công cụ kiểm tra và phát hiện Buffer Overflows
Có một số công cụ phổ biến được sử dụng để kiểm tra và phát hiện Buffer Overflows trong quá trình phát triển và kiểm thử ứng dụng. Dưới đây là một số công cụ quan trọng:
- Valgrind: Valgrind là một công cụ chuyên dùng cho việc phân tích động và gỡ lỗi mã nguồn mở. Nó có thể giúp phát hiện các lỗi như tràn bộ đệm, lỗi không xác định và sử dụng bộ nhớ không hợp lệ trong chương trình.
- GCC Compiler: GCC (GNU Compiler Collection) cung cấp các cấu tạo bảo mật và cảnh báo trong quá trình biên dịch mã nguồn. Bằng cách sử dụng các cờ như -fstack-protector và -Wformat-security, GCC có thể giúp phát hiện các lỗ hổng bảo mật liên quan đến Buffer Overflows.
- AddressSanitizer: AddressSanitizer là một công cụ phát hiện lỗi bộ nhớ, bao gồm cả Buffer Overflows, được phát triển bởi Google. Nó sử dụng các trình phân tích động để theo dõi và báo cáo các lỗi như việc truy cập bộ nhớ không hợp lệ và tràn bộ đệm.
- AFL (American Fuzzy Lop): AFL là một công cụ kiểm thử bộ fuzzing tự động. Nó tạo ra các đầu vào ngẫu nhiên và theo dõi sự phản ứng của chương trình để phát hiện các lỗi, bao gồm cả Buffer Overflows.
- Buffer Overflow Exploit Frameworks: Có một số framework như Metasploit và Immunity Debugger có thể được sử dụng để tìm hiểu và phát triển các tấn công Buffer Overflows. Chúng cung cấp các công cụ và tài liệu để nghiên cứu và phát hiện lỗ hổng bảo mật trong ứng dụng.
Các công cụ này có thể hỗ trợ trong quá trình phát hiện và khắc phục Buffer Overflows. Tuy nhiên, việc sử dụng các công cụ này chỉ là một phần của quá trình bảo mật tổng thể và không đảm bảo 100% phát hiện tất cả các lỗi. Quan trọng là phải thực hiện kiểm tra và phân tích kỹ lưỡng, kết hợp với việc triển khai các biện pháp bảo mật chuẩn mực trong quá trình phát triển và triển khai ứng dụng.
Xem thêm ZLIB trong Node.js
