07 Фев, 2023

Уязвимости неинициализированной памяти

Vulnerability Assessment as a Service (VAaaS)

Tests systems and applications for vulnerabilities to address weaknesses.

Уязвимость неинициализированной памяти это тип уязвимости программного обеспечения, при котором программа использует ячейки памяти, которым не было присвоено значение, что приводит к непредсказуемому поведению. Это происходит, когда программисту не удается инициализировать переменные или правильно выделить память, что позволяет использовать неинициализированные данные при выполнении программы. Неинициализированные данные могут содержать произвольные значения, которые могут иметь непреднамеренные последствия для поведения программы, такие как неправильные результаты, сбои или уязвимости безопасности. Злоумышленники также могут использовать эту уязвимость для выполнения вредоносного кода, компрометации конфиденциальной информации или получения несанкционированного доступа к системе.

Примеры использования неинициализированных уязвимостей памяти

  • Атака переполнения буфера: злоумышленник может предоставить входные данные, размер которых превышает размер выделенного буфера, в результате чего программа записывает данные за пределы границы буфера. Если соседняя ячейка памяти не инициализирована, злоумышленник может перезаписать конфиденциальные данные, такие как указатели на функции, адреса возврата или другие управляющие данные, чтобы перехватить поток выполнения и выполнить произвольный код.

  • Использование после освобождения: когда программа освобождает память, которая не была инициализирована, злоумышленник может использовать освобожденный блок памяти и повторно использовать его для хранения вредоносного кода. Затем злоумышленник может заставить программу получить доступ к повторно используемому блоку памяти и выполнить вредоносный код.

  • Раскрытие информации: Неинициализированная память может содержать конфиденциальную информацию, такую как пароли, закрытые ключи или другие конфиденциальные данные. Злоумышленник может воспользоваться уязвимостью для чтения неинициализированной памяти и получения конфиденциальной информации, что приведет к утечке данных или другим инцидентам безопасности.

  • Отказ в обслуживании (DoS): Неинициализированная память также может привести к сбою программы, что приведет к атаке типа "отказ в обслуживании". Например, неинициализированная память может привести к использованию неожиданных значений в арифметических операциях, что приведет к делению на ноль или другим ошибкам, которые приведут к аварийному завершению работы программы.

Это всего лишь несколько примеров того, как можно использовать неинициализированные уязвимости памяти. Чтобы предотвратить эти проблемы, программистам важно правильно инициализировать все переменные и выделить память, а также использовать инструменты и методы для обнаружения и предотвращения неинициализированного доступа к памяти.

Примеры уязвимого кода на разных языках программирования

• C:

 
				
					#include <stdio.h>

int main() {
    int i;
    int j;
    int sum = 0;
    sum = i + j;
    printf("Sum: %d\n", sum);
    return 0;
}

				
			

В этом примере, i и j не инициализируются, в результате чего значение sum быть неопределенным. Это может привести к непредсказуемому поведению, сбоям или другим проблемам.

C++:

 
				
					#include <iostream>

int main() {
    int i;
    int j;
    int sum = 0;
    sum = i + j;
    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;
    return 0;
}

				
			

Этот код похож на пример C, но написан на C ++. Неинициализированные переменные i и j может вызвать такой же тип непредсказуемого поведения.

• Java:

				
					public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int i;
        int j;
        int sum = 0;
        sum = i + j;
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }
}

				
			

В этом Java-коде переменные i и j не инициализируются, что приводит к непредсказуемому поведению.

• Python:

 
				
					i = None
j = None
sum = 0
sum = i + j
print("Sum: ", sum)

				
			

В Python неинициализированным переменным присваивается значение None по умолчанию. В этом коде, i и j присваивается значение None, который при использовании в арифметической операции вызовет TypeError.

Ruby:

				
					i = nil
j = nil
sum = 0
sum = i + j
puts "Sum: #{sum}"

				
			

В Ruby неинициализированным переменным присваивается значение nil по умолчанию. В этом коде, i и j присваивается значение nil, который при использовании в арифметической операции вызовет TypeError.

Методы повышения привилегий Неинициализированные уязвимости памяти

Неинициализированные уязвимости памяти могут быть использованы несколькими способами для повышения привилегий:

  • Контроль потока выполнения: Если в программе есть уязвимость, которая позволяет злоумышленнику контролировать неинициализированную память, он может изменить содержимое памяти, чтобы заставить программу выполнять вредоносный код. Это может быть использовано для повышения привилегий путем выполнения кода с более высокими разрешениями, чем текущие разрешения злоумышленника.

  • Внедрение кода: если злоумышленник может выполнять запись в неинициализированную память, он может вставить вредоносный код в память. Затем злоумышленник может заставить программу выполнить вредоносный код, что может повысить его привилегии.

  • Отказ в обслуживании (DoS): Неинициализированные уязвимости памяти иногда могут использоваться для сбоя программы, что может привести к атаке типа "отказ в обслуживании" (DoS). В некоторых случаях злоумышленник может использовать DoS-атаку, чтобы получить контроль над системой или сетью, что может повысить его привилегии.

  • Атака по побочному каналу: неинициализированная память иногда может использоваться для утечки информации о внутреннем состоянии программы, такой как содержимое фреймов стека или кучной памяти. Злоумышленник, который может получить эту информацию, может использовать ее для повышения своих привилегий, используя другие уязвимости в программе.

Общая методология и контрольный список для тестирования Уязвимости неинициализированной памяти

Методология:

  1. Выявление уязвимости: Неинициализированные уязвимости памяти могут быть обнаружены с помощью анализа кода, тестирования или с помощью автоматизированных инструментов, таких как инструменты статического анализа и инструменты динамического анализа.

  2. Анализ уязвимости: После того, как уязвимость была выявлена, следующим шагом является понимание основной причины уязвимости и условий, необходимых для ее запуска. Это включает в себя понимание того, как используется память и как программа обрабатывает неинициализированную память.

  3. Использование уязвимости: После понимания уязвимости следующим шагом является разработка эксплойта, подтверждающего концепцию, который демонстрирует, как уязвимость может быть использована для повышения привилегий. Это может включать в себя написание кода, который считывает данные из неинициализированной памяти или записывает их в нее, или манипулирование памятью способами, которые вызывают уязвимость.

  4. Повышение привилегий: После разработки эксплойта proof-of-concept злоумышленник может использовать его для повышения своих привилегий в системе. Это может включать выполнение кода с более высокими привилегиями, изменение конфиденциальной информации или доступ к защищенным ресурсам.

  5. Устранение уязвимости: Наконец, важно предпринять шаги по смягчению уязвимости путем устранения основной причины. Это может включать в себя изменение кода для правильной инициализации памяти перед использованием, внедрение механизмов защиты, таких как предотвращение выполнения данных (DEP) или рандомизация расположения адресного пространства (ASLR), или применение исправлений или обновлений.

Контрольный список:

  1. Проверка проверки входных данных: убедитесь, что проверка входных данных выполнена и что она проверяет допустимые входные данные, включая проверку размеров буфера и предотвращение переполнения буфера.

  2. Проверка выделения памяти: проверьте функции выделения и освобождения памяти, чтобы убедиться, что они функционируют должным образом и что память инициализируется и освобождается должным образом.

  3. Проверка инициализации переменных: убедитесь, что все переменные правильно инициализированы и что неинициализированные значения не используются в вычислениях и не влияют на выполнение программы.

  4. Проверка на раскрытие информации: проверка на раскрытие информации путем попытки считывания неинициализированной памяти или утечки памяти и проверки того, что конфиденциальная информация не раскрывается.

  5. Проверка на перехват потока управления: убедитесь, что злоумышленник не может манипулировать потоком выполнения программы, управляя неинициализированной памятью.

  6. Проверка на использование после освобождения: проверьте наличие уязвимостей, связанных с использованием после освобождения, освободив память и затем попытавшись получить к ней доступ, чтобы убедиться, что она была правильно освобождена и что неинициализированная память не используется.

  7. Используйте нечеткое тестирование: используйте нечеткое тестирование для автоматической генерации случайных входных данных и проверки на наличие уязвимостей, включая неинициализированные уязвимости памяти.

Набор инструментов для использования неинициализированных уязвимостей памяти

  • Metasploit: популярный фреймворк с открытым исходным кодом для тестирования на проникновение, который включает модули для использования различных типов уязвимостей, включая неинициализированные уязвимости памяти.

  • Mona.py : Плагин для отладчика иммунитета, который автоматизирует многие шаги, связанные с использованием уязвимостей переполнения буфера, включая идентификацию неинициализированных областей памяти.

  • GDB: GNU Debugger является мощным инструментом для отладки программного обеспечения и может использоваться для выявления и использования неинициализированных уязвимостей памяти.

  • Средство очистки адресов (ASan): инструмент для обнаружения ошибок памяти в программах на C / C ++, включая неинициализированные уязвимости памяти.

  • Инструменты нечеткого тестирования: такие инструменты, как AFL и libFuzzer, могут использоваться для выявления неинициализированных уязвимостей памяти путем автоматического создания и отправки искаженных входных данных в программу.

  • Corelan Mona: Набор скриптов на python, которые автоматизируют различные аспекты использования переполнения буфера, включая идентификацию неинициализированных областей памяти.

  • AFLSmart: фаззер, который использует статический анализ для выявления потенциальных целей для использования неинициализированных уязвимостей памяти и соответственно определяет приоритеты его тестирования.

  • AFLGo: фаззер, который расширяет AFL для обработки программ go и может использоваться для выявления неинициализированных уязвимостей памяти в приложениях go.

  • AFL ++: расширение AFL, которое добавляет различные функции, включая возможность обнаружения неинициализированных уязвимостей памяти.

  • Средство очистки адресов (ASan): инструмент для обнаружения ошибок памяти в программах на C / C ++, включая неинициализированные уязвимости памяти.

Ручные инструменты:

  • Objdump: утилита для отображения информации об объектных файлах, включая ассемблерный код, сгенерированный компилятором. Это может быть использовано для выявления потенциальных целей для использования неинициализированных уязвимостей памяти.

  • Шестнадцатеричный редактор: инструмент для ручного редактирования двоичных файлов, включая память запущенного процесса. Это может быть использовано для создания полезных нагрузок, использующих уязвимости неинициализированной памяти.

  • Отладчики: такие отладчики, как OllyDbg и WinDbg, можно использовать для пошагового выполнения программы вручную и определения неинициализированных областей памяти, которые можно использовать для повышения привилегий.

  • Radare2: платформа обратного проектирования с открытым исходным кодом, которая включает в себя отладчик и дизассемблер, что делает ее полезной для выявления и использования неинициализированных уязвимостей памяти.

  • IDA Pro: коммерческий инструмент обратного проектирования, который включает в себя отладчик и дизассемблер, что делает его полезным для выявления и использования неинициализированных уязвимостей памяти.

  • Strace: средство отслеживания системных вызовов, которое можно использовать для мониторинга поведения программы и выявления неинициализированных уязвимостей памяти путем изучения системных вызовов и сигналов.

  • Ltrace: средство отслеживания вызовов библиотек, которое работает аналогично strace и может использоваться для выявления неинициализированных уязвимостей памяти путем изучения поведения динамически связанных библиотек.

Средняя оценка CVSS неинициализированных уязвимостей памяти

Общая система оценки уязвимостей (CVSS) является стандартом для оценки серьезности уязвимостей программного обеспечения. Средняя оценка CVSS неинициализированных уязвимостей памяти может варьироваться в зависимости от специфики уязвимости и потенциального воздействия эксплойта.

В целом, неинициализированные уязвимости памяти могут варьироваться от низкой до высокой степени серьезности, в зависимости от характера уязвимости и потенциального воздействия эксплойта. Например, если неинициализированная уязвимость памяти позволяет злоумышленнику выполнять произвольный код с повышенными привилегиями, оценка CVSS может быть высокой (например, 9.0 или выше). С другой стороны, если неинициализированная уязвимость памяти позволяет злоумышленнику только считывать конфиденциальную информацию, оценка CVSS может быть ниже (например, 6.0 или выше).

Важно отметить, что оценки CVSS не являются окончательным показателем серьезности уязвимости и должны рассматриваться в контексте конкретной уязвимости и затронутого программного обеспечения. Кроме того, оценка CVSS не должна быть единственным фактором, учитываемым при определении приоритета уязвимости, поскольку могут существовать и другие факторы, такие как воздействие эксплойта, простота использования и доступность стратегий смягчения последствий, которые также следует учитывать.

Общее перечисление слабых мест (CWE)

Общее перечисление слабых мест (CWE) классифицирует неинициализированные уязвимости памяти как тип “Использования неинициализированной переменной”. Эта категория уязвимостей относится к ситуациям, когда программа использует ячейку памяти, которая не была должным образом инициализирована, что приводит к непредсказуемому поведению и потенциально к уязвимостям в системе безопасности.

CWE-457: Использование неинициализированной переменной - это категория общего перечисления слабых мест (CWE), которая описывает уязвимость, при которой программа использует переменную, которая не была должным образом инициализирована. Это может привести к неожиданному поведению и проблемам безопасности, таким как раскрытие конфиденциальной информации, сбои или возможность злоумышленника получить доступ к выполнению произвольного кода.

CWE-125: Чтение за пределами границ происходит, когда программа считывает данные из памяти за пределами предполагаемых границ, что может быть результатом использования неинициализированной памяти. Эта уязвимость может возникнуть, когда программа считывает данные из буфера, который не был должным образом инициализирован, что приводит к неожиданному поведению и потенциально уязвимым проблемам безопасности. Эта уязвимость может быть использована для раскрытия конфиденциальной информации, аварийного завершения работы программы или выполнения произвольного кода.

CWE-788: Доступ к ячейке памяти перед запуском буфера происходит, когда программа обращается к памяти перед запуском буфера, что может быть результатом использования неинициализированной памяти. Эта уязвимость может возникнуть, когда программа использует неинициализированный указатель для доступа к памяти перед запуском буфера, что приводит к неожиданному поведению и потенциально уязвимым проблемам безопасности. Эта уязвимость может быть использована для раскрытия конфиденциальной информации, аварийного завершения работы программы или выполнения произвольного кода.

CWE-843: Доступ к неинициализированному указателю происходит, когда программа использует указатель на неинициализированную память, что может привести к неожиданному поведению и проблемам безопасности. Эта уязвимость может возникнуть, когда программа использует неинициализированный указатель для доступа к памяти, что приводит к неожиданному поведению и потенциально уязвимым проблемам безопасности. Эта уязвимость может быть использована для раскрытия конфиденциальной информации, аварийного завершения работы программы или выполнения произвольного кода.

CWE-676: Использование неинициализированной переменной происходит, когда программа использует переменную, которая не была должным образом инициализирована, что может привести к неожиданному поведению и проблемам безопасности. Эта уязвимость может возникнуть, когда программа использует переменную, которая не была должным образом инициализирована, что приводит к неожиданному поведению и потенциально уязвимым проблемам безопасности. Эта уязвимость может быть использована для раскрытия конфиденциальной информации, аварийного завершения работы программы или выполнения произвольного кода.

Использует неинициализированные уязвимости памяти

Некоторые распространенные методы использования неинициализированных уязвимостей памяти включают:

  • Раскрытие информации: злоумышленник может использовать неинициализированную уязвимость памяти для считывания конфиденциальной информации, которая не предназначалась для раскрытия. Это может включать закрытые ключи, пароли или другие конфиденциальные данные, которые хранятся в памяти.

  • Выполнение кода: злоумышленник может использовать неинициализированную уязвимость памяти для выполнения произвольного кода в целевой системе. Это можно сделать, записав код в неинициализированную память и затем выполнив этот код, или перенаправив поток выполнения программы в неинициализированную память.

  • Сбой: злоумышленник может воспользоваться неинициализированной уязвимостью памяти, чтобы вызвать атаку типа "отказ в обслуживании", вызвав сбой целевой программы. Это можно сделать, записав недопустимые значения в неинициализированную память или заставив программу попытаться выполнить чтение из неинициализированной ячейки памяти.

Важно отметить, что неинициализированные уязвимости памяти может быть трудно использовать на практике, поскольку они часто требуют детального знания целевой системы и базового программного обеспечения. Тем не менее, они все еще могут представлять значительную угрозу безопасности, и к ним следует относиться серьезно.

Практика в тестировании на неинициализированные уязвимости памяти

  • Анализ кода: Специалист по безопасности должен просмотреть код программы, чтобы определить области, в которых может использоваться неинициализированная память. Это включает в себя поиск переменных, которые объявлены, но не инициализированы перед использованием, а также функций, которые могут неправильно инициализировать память перед возвратом ее вызывающей стороне.

  • Динамический анализ: Динамический анализ включает в себя запуск программы и мониторинг ее поведения для выявления уязвимостей. Такие инструменты, как фаззеры и отладчики памяти, можно использовать для тестирования программы и выявления неинициализированного использования памяти.

  • Тестирование на проникновение: Тестирование на проникновение - это тип тестирования безопасности, который имитирует реальную атаку на программную систему. Это может быть использовано для выявления и использования неинициализированных уязвимостей памяти.

  • Платформы тестирования безопасности: Существует несколько доступных платформ тестирования безопасности, которые можно использовать для выявления неинициализированных уязвимостей памяти. Эти структуры включают общее перечисление слабых мест (CWE) и Общую систему оценки уязвимостей (CVSS).

Книги с обзором Уязвимости неинициализированной памяти

Несколько популярных книг по эксплойтам неинициализированной памяти уязвимостям и безопасности:

“Хакерство: искусство эксплуатации” Джон Эриксон: Эта книга является классикой в области компьютерной безопасности и содержит подробный обзор различных типов эксплойтов, в том числе тех, которые нацелены на неинициализированные уязвимости памяти.

“Руководство по шеллкодеру: обнаружение и использование дыр в безопасности” автор: Крис Энли, Джон Хизман, Феликс Линднер, Херардо Ричарте: Эта книга представляет собой всеобъемлющее руководство по написанию эксплойтов и поиску уязвимостей безопасности в программных системах.

“Black Hat Python: программирование на Python для хакеров и пентестеров” автор: Джастин Сейтц: В этой книге изложен практический подход к использованию уязвимостей в программных системах с использованием языка программирования Python.

“Практический анализ вредоносных программ: практическое руководство по анализу вредоносного программного обеспечения” Майкл Сикорски и Эндрю Хониг: Эта книга представляет собой всеобъемлющее руководство по методам, используемым для анализа и понимания вредоносных программ, включая методы обратного проектирования кода и выявления эксплойтов.

“Взлом серой шляпы: руководство этичного хакера” Аллен Харпер, Шон Харрис, Джонатан Несс, Крис Игл и Террон Уильямс: Эта книга представляет собой всеобъемлющее руководство по этическому взлому, а также инструментам и методам, используемым для проверки безопасности программных систем.

“Криптографическая инженерия: принципы проектирования и практическое применение” Нильс Фергюсон, Брюс Шнайер и Тадаеси Коно: В этой книге представлен всеобъемлющий обзор криптографии и ее приложений в области кибербезопасности.

“Учебное пособие CompTIA Security +: Экзамен SY0-601” Эммет Дулани и Чак Исттом: Эта книга представляет собой всеобъемлющее учебное пособие для сертификационного экзамена CompTIA Security +, которое охватывает ряд тем, связанных с кибербезопасностью.

“Прикладная криптография: протоколы, алгоритмы и исходный код на языке Си” Брюс Шнайер: Эта книга содержит технический и всеобъемлющий обзор криптографии, включая алгоритмы и протоколы, используемые в современной криптографии.

“Тестирование на проникновение: практическое введение во взлом” автор Джорджия Вайдман: В этой книге изложен практический подход к тестированию на проникновение, включая методы выявления и использования уязвимостей в программных системах.

“Основы компьютерной безопасности” автор: Чак Исттом: В этой книге представлен всеобъемлющий обзор компьютерной безопасности, включая принципы, концепции и технологии, используемые для защиты систем и данных.

Список полезных нагрузокпригодный для Неинициализированная память уязвимость

Вот несколько примеров полезных нагрузок, которые могут быть использованы в таких атаках:

  1. Шелл-код: Шелл-код - это небольшой фрагмент кода, который часто используется в качестве полезной нагрузки в эксплойтах. Обычно он написан на языке ассемблера и предназначен для выполнения определенной задачи, такой как создание командной оболочки, загрузка и выполнение дополнительного кода или повышение привилегий.

  2. Цепочки ROP (программирование, ориентированное на возврат): цепочки ROP представляют собой последовательности фрагментов кода (известных как “гаджеты”), которые соединены вместе для выполнения определенной задачи. Эти устройства часто встречаются в общих библиотеках и могут использоваться для обхода предотвращения выполнения данных (DEP) и рандомизации расположения адресного пространства (ASLR) в современных системах.

  3. Распыление кучи: распыление кучи - это метод, используемый для выделения больших объемов данных в пространстве памяти процесса, чтобы управлять расположением кучи памяти. Это может быть использовано для перезаписи определенных ячеек памяти вредоносными данными или кодом.

  4. Цепочки JOP (ориентированное на переход программирование): цепочки JOP похожи на цепочки ROP, но вместо использования инструкций возврата для перехода между устройствами они используют косвенные инструкции перехода. Это может быть полезно в ситуациях, когда цепи ROP невозможны или непрактичны.

  5. Атаки только для данных: при атаках только для данных злоумышленник не вводит исполняемый код, а вместо этого вводит данные, которые могут быть использованы для изменения поведения программы. Это может быть использовано для того, чтобы заставить программу выполнять чтение или запись в произвольные ячейки памяти, что приводит к выполнению произвольного кода или утечке данных.

Как защититься от Уязвимости неинициализированной памяти

  • Инициализировать все переменные: перед их использованием обязательно инициализируйте все переменные, включая указатели. Это помогает гарантировать, что неинициализированная память не будет считываться или записываться, что может привести к уязвимостям в системе безопасности.

  • Используйте безопасные для памяти языки программирования: Рассмотрите возможность использования безопасных для памяти языков программирования, таких как Rust или Swift, которые предназначены для предотвращения неинициализированных уязвимостей памяти.

  • Избегайте небезопасных функций: избегайте использования небезопасных функций, таких как strcpy или memcpy C, которые могут легко привести к неинициализированным уязвимостям памяти. Вместо этого используйте более безопасные альтернативы, такие как strncpy или memset.

  • Используйте современный компилятор: убедитесь, что вы используете современный компилятор, который может обнаруживать и предотвращать неинициализированные уязвимости памяти. Например, современные версии GCC включают флаг -Wuninitialized , который можно использовать для обнаружения неинициализированных переменных.

  • Проводить проверки кода: Регулярно проводите проверки кода для выявления и устранения неинициализированных уязвимостей памяти. Это может быть сделано человеком-рецензентом или с помощью автоматизированных инструментов.

  • Используйте инструменты тестирования безопасности: используйте инструменты тестирования безопасности, такие как средство очистки адресов, Valgrind или Purify, которые могут обнаруживать неинициализированные уязвимости памяти и другие недостатки безопасности в вашем коде.

  • Поддерживайте программное обеспечение в актуальном состоянии: регулярно обновляйте все программное обеспечение до последней версии, включая компиляторы и библиотеки, чтобы убедиться, что все обнаруженные и исправленные неинициализированные уязвимости памяти включены в ваши системы.

  • Внедряйте рекомендации по обеспечению безопасности: следуйте рекомендациям по обеспечению безопасности, таким как использование брандмауэра, регулярное исправление систем и внедрение средств контроля доступа, чтобы предотвратить использование неинициализированных уязвимостей памяти.

Заключение

Уязвимости неинициализированной памяти - это тип уязвимости безопасности, которая может возникнуть, когда программа считывает или записывает данные в память, которая не была должным образом инициализирована. Это может привести к раскрытию конфиденциальной информации или выполнению произвольного кода с привилегиями затронутой программы.

Причиной неинициализированных уязвимостей памяти обычно является ошибка программирования, когда переменная используется до того, как она была должным образом инициализирована. Это может привести к непреднамеренному поведению, включая раскрытие конфиденциальной информации или выполнение произвольного кода.

Другие Услуги

Готовы к безопасности?

Связаться с нами