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5.2.1 數據驅動攻擊

討論完口令猜測攻擊后，我們該解釋獲取遠程訪問權限的事實標準——數據驅動攻擊(data driven attack)了。數據驅動攻擊是通過向某個活動中的服務發送數據，以產生非預期結果來進行的攻擊。當然，“非預期結果”這一說法因人而異。從攻擊者看來結果是所希望的，因為它們給出了訪問目標系統的許可權。從編程人員看來，那是他們的程序收到了未曾料到的將導致非預期結果的輸入數據。數據驅動攻擊分為緩沖區溢出攻擊(buffer overflow attack)和輸入驗證攻擊(input validation attack)。下面分別討論這兩種攻擊。

1.緩沖區溢出攻擊

流行度：

8

簡單度：

8

影響力：

10

風險評級：

9

1996年11月，計算機安全的未來發生了歷史性轉變。Bugtraq郵件列表的創始人Aleph One給安全雜志Phrack Magazine(第49期)寫了一篇題目為“Smashing The Stack For Fun And Profit”的文章。這篇文章對于安全界產生了深遠的影響，因為它清楚地闡明了糟糕的編程行為在緩沖區溢出攻擊下會如何危及安全。緩沖區溢出攻擊可追溯到1988年臭名昭著的Robert Morris蠕蟲事件；然而關于這種攻擊的有用信息直到1996年才為人所知。

在某個用戶或進程試圖往一個緩沖區(即固定長度的數組)中放置比原初分配的空間還要多的數據的時候，就會出現緩沖區溢出條件(buffer overflow condition)。這種情況與C特有的函數，例如strcpy()、strcat()、sprintf()等有關。正常的緩沖區溢出條件會導致段越界發生。然而精心利用這類情況，可以達到訪問目標系統的目的。盡管我們討論的是遠程緩沖區溢出攻擊，緩沖區溢出條件在本地系統上也同樣發生，在本章稍后會繼續談及。為了理解緩沖區溢出的發生過程，下面舉一個非常簡化的例子。

我們有一個長度固定為128字節的緩沖區。假設該緩沖區定義成可作為存放sendmail的VRFY命令的輸入數據。第3章中我們曾使用VRFY來幫助確認目標系統上的可能存在的用戶，方法是驗證他們的電子郵件地址。再假設sendmail是將用戶ID設(SUID)為root的程序，從而不論誰執行都以root特權運行。這種假設對于現實系統可能成立，也可能不成立。如果攻擊者連接到目標系統的sendmail守護進程后，給VRFY命令發送一塊由1000個字母“a”構成的數據，而不是一個簡短的用戶名，情況會是什么樣呢？

echo "vrfy ‘perl -e 'print "a" x 1000'’" | nc www.example.com 25

VRFY緩沖區將溢出，因為它只能容納128個字節。往VRFY緩沖區中填塞1000個字節可能導致拒絕服務和sendmail守護進程的崩潰；然而由此精心設計一下，讓目標系統執行攻擊者選定的代碼將更為危險。這恰好是成功的緩沖區溢出攻擊的工作機理。

攻擊者當然不會向VRFY命令發送1000個字母“a”，而是發送將使緩沖區溢出并執行命令/bin/sh的特定代碼。既然sendmail是作為root運行的，因此當執行/bin/sh時，攻擊者即具備直接的root訪問權。你可能對于sendmail如何知道攻擊者想要執行/bin/sh心存疑惑，其實過程并不復雜。當執行攻擊時，稱為“egg”的特殊匯編代碼被作為溢出緩沖區的實際字符串的一部分發送給VRFY命令。當VRFY緩沖區溢出時，攻擊者可設置導致問題的函數的返回地址，以改變程序的執行流。此時該函數不再返回其正確的內存位置，而是執行攻擊者作為緩沖區溢出數據的一部分發送的惡意匯編代碼，該代碼將以root特權運行/bin/sh。于是大功告成。

必須注意，匯編代碼與體系結構和操作系統直接相關。Solaris X86的緩沖區溢出與Solaris SPARC不同。下面的例子說明了Linux X86的特定“egg”匯編代碼：

char shellcode[] =

"\xeb\x1f\x5e\x89\x76\x08\x31\xc0\x88\x46\x07\x89\x46\x0c\xb0\x0b"

"\x89\xf3\x8d\x4e\x08\x8d\x56\x0c\xcd\x80\x31\xdb\x89\xd8\x40\xcd"

"\x80\xe8\xdc\xff\xff\xff/bin/sh";

顯然，緩沖區溢出攻擊極為危險，已造成了許多安全方面的損害。上述例子非常簡化，而創建一個有效的“egg”代碼是極端困難的。然而已有不少特定系統的“egg”代碼被創建出來，可從因特網上獲取。如果你對緩沖區溢出的內容不熟悉，建議閱讀Aleph One發表在Phrack Magazine(第49期)上的文章。

2. 針對緩沖區溢出攻擊的防范對策

對這些威脅性有了清楚的認識后，讓我們調查一些應對緩沖區溢出攻擊的防范措施。任何一種措施都有自身的優缺點，從成本和效率方面認識他們的差異性是非常重要的。

(1)遵循安全編碼實踐

預防緩沖區溢出的對策是遵循安全編碼實踐。盡管不可能設計和編寫沒有缺陷的程序，但有些措施將有助于最小化緩沖區溢出條件。下面是些建議：

程序從一開始設計起就考慮到安全。太多的情況是，程序匆匆編寫而成以努力滿足程序主管的期限要求，安全是去解決的，還往往被遺漏。在對一些近期發行的代碼上，廠家近乎漫不經心。許多廠家對其在安全編碼上的草率心知肚明，但是他們卻沒花時間去解決這樣的問題。關于Linux和UNIX的安全編程可以詳細參見www.dwheeler. com/secure-programs/Secure-Programs-HOWTO。

實現gcc程序編譯器提供的Stack Smashing Protector(SSP，Stack Smashing攻擊保護)功能。SSP是Immunix的Stackguard的提高版，已經被正式地包含于程序編譯器中。SSP和Stackguard都是通過使用信號分析軟件識別堆棧溢出，從而將緩沖區溢出的影響降至最小。OpenBSD的默認設置啟動了這一功能，其他操作系統可以通過將fstack-protect 以及fstack-protect-all標志傳遞給gcc來實現這一功能。

當從用戶或其他程序接收輸入時，必須驗證參數的有效性。這種驗證包括對每個變量的邊界檢查，特別是環境變量。

使用fgets()、strncpy()和strncat()之類安全的函數，并檢查系統調用的返回值。

如有可能，采用更好的string庫。Bstrings是一種可移植、獨立和穩定的庫，能夠幫助減輕緩沖區溢出攻擊。Bstring的補充資料可以在bstring.sourceforge.net找到。

減少以root權限運行的代碼。減少使用SUID root程序。這樣即使攻擊者成功地執行了緩沖區溢出攻擊，他們還得繼續把自己的特權升級到root。

安裝所有相關的由廠家提供的安全補丁。

(2)測試并審核每個程序

測試并審核每個程序非常重要。許多時候編程人員并未意識到存在潛在的緩沖區溢出條件，然而，第三方可能不怎么費力就檢測出這種缺陷。測試和審核UNIX代碼的例子之一是由Theo de Raadt領導的OpenBSD項目(www.openbsd.org)。OpenBSD陣營一直在審核他們的源代碼，且已修復了數百個緩沖區溢出條件，更不用提其他類型的安全相關問題了。正是這種徹底審核讓OpenBSD贏得了這樣的聲譽：最安全的免費版本UNIX之一(注：最安全并不等同于無法滲透)。

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