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5.2.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動攻擊

討論完口令猜測攻擊后，我們該解釋獲取遠(yuǎn)程訪問權(quán)限的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)——數(shù)據(jù)驅(qū)動攻擊(data driven attack)了。數(shù)據(jù)驅(qū)動攻擊是通過向某個活動中的服務(wù)發(fā)送數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生非預(yù)期結(jié)果來進(jìn)行的攻擊。當(dāng)然，“非預(yù)期結(jié)果”這一說法因人而異。從攻擊者看來結(jié)果是所希望的，因?yàn)樗鼈兘o出了訪問目標(biāo)系統(tǒng)的許可權(quán)。從編程人員看來，那是他們的程序收到了未曾料到的將導(dǎo)致非預(yù)期結(jié)果的輸入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)驅(qū)動攻擊分為緩沖區(qū)溢出攻擊(buffer overflow attack)和輸入驗(yàn)證攻擊(input validation attack)。下面分別討論這兩種攻擊。

1.緩沖區(qū)溢出攻擊

流行度：

8

簡單度：

8

影響力：

10

風(fēng)險評級：

9

1996年11月，計算機(jī)安全的未來發(fā)生了歷史性轉(zhuǎn)變。Bugtraq郵件列表的創(chuàng)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(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，因?yàn)樗宄仃U明了糟糕的編程行為在緩沖區(qū)溢出攻擊下會如何危及安全。緩沖區(qū)溢出攻擊可追溯到1988年臭名昭著的Robert Morris蠕蟲事件；然而關(guān)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(jìn)程試圖往一個緩沖區(qū)(即固定長度的數(shù)組)中放置比原初分配的空間還要多的數(shù)據(jù)的時候，就會出現(xiàn)緩沖區(qū)溢出條件(buffer overflow condition)。這種情況與C特有的函數(shù)，例如strcpy()、strcat()、sprintf()等有關(guān)。正常的緩沖區(qū)溢出條件會導(dǎo)致段越界發(fā)生。然而精心利用這類情況，可以達(dá)到訪問目標(biāo)系統(tǒng)的目的。盡管我們討論的是遠(yuǎn)程緩沖區(qū)溢出攻擊，緩沖區(qū)溢出條件在本地系統(tǒng)上也同樣發(fā)生，在本章稍后會繼續(xù)談及。為了理解緩沖區(qū)溢出的發(fā)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(jié)的緩沖區(qū)。假設(shè)該緩沖區(qū)定義成可作為存放sendmail的VRFY命令的輸入數(shù)據(jù)。第3章中我們曾使用VRFY來幫助確認(rèn)目標(biāo)系統(tǒng)上的可能存在的用戶，方法是驗(yàn)證他們的電子郵件地址。再假設(shè)sendmail是將用戶ID設(shè)(SUID)為root的程序，從而不論誰執(zhí)行都以root特權(quán)運(yùn)行。這種假設(shè)對于現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可能成立，也可能不成立。如果攻擊者連接到目標(biāo)系統(tǒng)的sendmail守護(hù)進(jìn)程后，給VRFY命令發(fā)送一塊由1000個字母“a”構(gòu)成的數(shù)據(jù)，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(qū)將溢出，因?yàn)樗荒苋菁{128個字節(jié)。往VRFY緩沖區(qū)中填塞1000個字節(jié)可能導(dǎo)致拒絕服務(wù)和sendmail守護(hù)進(jìn)程的崩潰；然而由此精心設(shè)計一下，讓目標(biāo)系統(tǒng)執(zhí)行攻擊者選定的代碼將更為危險。這恰好是成功的緩沖區(qū)溢出攻擊的工作機(jī)理。

攻擊者當(dāng)然不會向VRFY命令發(fā)送1000個字母“a”，而是發(fā)送將使緩沖區(qū)溢出并執(zhí)行命令/bin/sh的特定代碼。既然sendmail是作為root運(yùn)行的，因此當(dāng)執(zhí)行/bin/sh時，攻擊者即具備直接的root訪問權(quán)。你可能對于sendmail如何知道攻擊者想要執(zhí)行/bin/sh心存疑惑，其實(shí)過程并不復(fù)雜。當(dāng)執(zhí)行攻擊時，稱為“egg”的特殊匯編代碼被作為溢出緩沖區(qū)的實(shí)際字符串的一部分發(fā)送給VRFY命令。當(dāng)VRFY緩沖區(qū)溢出時，攻擊者可設(shè)置導(dǎo)致問題的函數(shù)的返回地址，以改變程序的執(zhí)行流。此時該函數(shù)不再返回其正確的內(nèi)存位置，而是執(zhí)行攻擊者作為緩沖區(qū)溢出數(shù)據(jù)的一部分發(fā)送的惡意匯編代碼，該代碼將以root特權(quán)運(yùn)行/bin/sh。于是大功告成。

必須注意，匯編代碼與體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)直接相關(guān)。Solaris X86的緩沖區(qū)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(qū)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(chuàng)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(tǒng)的“egg”代碼被創(chuàng)建出來，可從因特網(wǎng)上獲取。如果你對緩沖區(qū)溢出的內(nèi)容不熟悉，建議閱讀Aleph One發(fā)表在Phrack Magazine(第49期)上的文章。

2. 針對緩沖區(qū)溢出攻擊的防范對策

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

(1)遵循安全編碼實(shí)踐

預(yù)防緩沖區(qū)溢出的對策是遵循安全編碼實(shí)踐。盡管不可能設(shè)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(qū)溢出條件。下面是些建議：

程序從一開始設(shè)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(fā)行的代碼上，廠家近乎漫不經(jīng)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(guān)于Linux和UNIX的安全編程可以詳細(xì)參見www.dwheeler. com/secure-programs/Secure-Programs-HOWTO。

實(shí)現(xiàn)gcc程序編譯器提供的Stack Smashing Protector(SSP，Stack Smashing攻擊保護(hù))功能。SSP是Immunix的Stackguard的提高版，已經(jīng)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(qū)溢出的影響降至最小。OpenBSD的默認(rèn)設(shè)置啟動了這一功能，其他操作系統(tǒng)可以通過將fstack-protect 以及fstack-protect-all標(biāo)志傳遞給gcc來實(shí)現(xiàn)這一功能。

當(dāng)從用戶或其他程序接收輸入時，必須驗(yàn)證參數(shù)的有效性。這種驗(yàn)證包括對每個變量的邊界檢查，特別是環(huán)境變量。

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

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

減少以root權(quán)限運(yùn)行的代碼。減少使用SUID root程序。這樣即使攻擊者成功地執(zhí)行了緩沖區(qū)溢出攻擊，他們還得繼續(xù)把自己的特權(quán)升級到root。

安裝所有相關(guān)的由廠家提供的安全補(bǔ)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(qū)溢出條件，然而，第三方可能不怎么費(fèi)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(lǐng)導(dǎo)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(fù)了數(shù)百個緩沖區(qū)溢出條件，更不用提其他類型的安全相關(guān)問題了。正是這種徹底審核讓OpenBSD贏得了這樣的聲譽(yù)：最安全的免費(fèi)版本UNIX之一(注：最安全并不等同于無法滲透)。

……