Buffer Overflow: Off-by-One

プログラムが割り当てられたメモリの境界の直前にデータを書き込むと、データが破損したりプログラムがクラッシュしたりする可能性があり、悪意あるコードの実行を引き起こすこともあります。

Buffer Overflow は、ソフトウェアセキュリティの脆弱性の中で最も有名な形態でしょう。Buffer Overflow の脆弱性については大半のソフトウェア開発者に知られているにも関わらず、依然として Buffer Overflow は新旧を問わずアプリケーションに対して最も多く見られる攻撃です。これは、Buffer Overflow には多種多様の発生形態があることや、この攻撃を阻止するために使用される手法が誤りやすいものであることによるものです。

古典的な Buffer Overflow の悪用では、攻撃者がプログラムに送信したデータが、それよりも小さいサイズのスタックバッファに格納されます。その結果、コールスタックにある情報、特に関数の戻りポインタが上書きされます。このデータがセットした戻りポインタの値に関数が戻ると、攻撃者のデータに含まれる悪意あるコードに制御が移ります。

このタイプの「一つ違い」エラーは一部のプラットフォームや開発コミュニティでは今でも一般的ですが、ほかにもスタックおよびヒープ Buffer Overflow などのさまざまな Buffer Overflow があります。Buffer Overflow 攻撃の仕組みを解説した書籍には、Building Secure Software [1]、Writing Secure Code [2]、The Shellcoder's Handbook [3] など優れた本が数多くあります。

コードのレベルでは、Buffer Overflow 脆弱性には通常、プログラマの想定外のことが含まれます。C および C++ のメモリ操作関数の多くは境界チェックを行わないため、動作しているバッファに対して割り当てられた境界を簡単に超過する場合があります。strncpy() など境界が定められた関数の場合も、不正に使用されると脆弱性の原因になります。メモリの操作と、データのサイズや構成に関する誤った想定が同時に発生することが、大部分の Buffer Overflow の根本的な原因です。

例: 次のコードには、「一つ違い」による Buffer Overflow の問題が含まれています。これは、recv によって、読み取られた最大許容数の sizeof(buf) バイトが返された場合に発生します。この場合、その後に続く buf[nbytes] の間接参照によって、割り当てられたメモリの境界外に null バイトが書き込まれます。

void receive(int socket) {
   char buf[MAX];
   int nbytes = recv(socket, buf, sizeof(buf), 0);
   buf[nbytes] = '\0';
   ...
}