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對錯(cuò)誤，漏洞和exploits的說明

作者：Mark Vogels
翻譯：黯魂[S.S.T]

在這篇文檔中，我將會試著為你提供一個(gè)對于錯(cuò)誤，和由于那些錯(cuò)誤而產(chǎn)生的漏洞以及它們的exploits的基本認(rèn)識。那決不意味著能讓你完全理解exploits和漏洞，但是能幫助你學(xué)會認(rèn)識可能的漏洞以及怎樣處理它們。

一般而言有3種不同類型的錯(cuò)誤會可能危及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的安全。
#編程錯(cuò)誤
#配置錯(cuò)誤
#設(shè)計(jì)錯(cuò)誤

錯(cuò)誤可以被看成是失誤，盡管它們并非都是由事故導(dǎo)致的。軟件/設(shè)備的最初創(chuàng)建者可能就存在錯(cuò)誤，用最好的想法卻創(chuàng)建了錯(cuò)誤，并且沒有意識到它可能就是一個(gè)潛在的威脅。這聽上去可能有點(diǎn)糊涂，但是稍后在文章中都將會被澄清。為了深入探討關(guān)于錯(cuò)誤的細(xì)節(jié)，我們需要創(chuàng)建一個(gè)對不同類型的錯(cuò)誤的定義以至于我們能更容易認(rèn)識它們。

不同錯(cuò)誤類型的定義

編程錯(cuò)誤：

編程錯(cuò)誤通常是由程序編寫者造成的。最常見的可利用編程錯(cuò)誤是緩沖區(qū)溢出。把緩沖區(qū)溢出想象成一個(gè)空的杯子：程序的使用者將要倒咖啡到杯子里，但是程序編寫者事先并不知道使用者將會倒多少咖啡在里面。所以程序編寫者必須在使用者把咖啡倒進(jìn)杯子之前檢查和測試，以阻止咖啡從杯子里溢出。有時(shí)候檢查輸入大小并不容易，或者由于時(shí)間緊迫，程序員沒有時(shí)間寫足夠廣泛的錯(cuò)誤檢測函數(shù)。那么結(jié)果就是：可能的緩沖區(qū)溢出和其他的編程錯(cuò)誤被創(chuàng)建。

另一個(gè)編程錯(cuò)誤的例子是：當(dāng)用戶做一些預(yù)料之外的事，比如加載一個(gè)錯(cuò)誤類型的文件到程序中時(shí)，程序會崩潰。當(dāng)然不是所有的編程錯(cuò)誤都需要用戶輸入才能做一些預(yù)料之外的事，像使程序崩潰。一個(gè)程序也會取決于總是在一個(gè)明確位置的特殊文件。如果那個(gè)文件被移動，并且程序員沒有預(yù)料到，他就不可能在程序嘗試打開它之前檢測文件是否還是在那個(gè)位置。假如程序在打開那個(gè)文件后嘗試用它運(yùn)行，這就會導(dǎo)致不可預(yù)見的行為。

這些類型的錯(cuò)誤發(fā)生得相當(dāng)頻繁，并且大多時(shí)候廠商都會分發(fā)補(bǔ)丁包來解決由消費(fèi)者或者他們自己發(fā)現(xiàn)的被報(bào)告的錯(cuò)誤。

配置錯(cuò)誤：

這樣想象一個(gè)配置錯(cuò)誤：如果你是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理員并且你需要運(yùn)行一個(gè)防火墻來保護(hù)你的網(wǎng)絡(luò)。習(xí)慣上，你會允許任何進(jìn)出的流量，除專門拒絕的流量種類之外。

一個(gè)簡單的例子是防火墻僅僅阻塞了80端口，然而它將允許來自因特網(wǎng)的任何人連接到防火墻的配置頁面重新配置它。其余的端口都是開著的。這明顯就是一個(gè)配置錯(cuò)誤，任何人都能通過使用另一個(gè)端口號來繞過防火墻。

幸運(yùn)的是大多數(shù)廠商都知道這個(gè)錯(cuò)誤，因此他們都正確的做了相反的處理：任何流量都被阻塞除非專門允許的。所以自從端口被關(guān)閉以后，網(wǎng)絡(luò)管理員都不再需要擔(dān)心發(fā)現(xiàn)的新問題，通過一個(gè)不使用的端口能訪問他的網(wǎng)絡(luò)。（這里我只使用端口來舉例子，不過這在相同的端口上也能應(yīng)用不同類型的流量。）

另一個(gè)配置錯(cuò)誤的例子是，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的不受管理的hub代替可管理的交換機(jī)的用法。不同之處是，hub發(fā)送所有進(jìn)入的數(shù)據(jù)包到所有的端口，因?yàn)樗⒉恢涝谒竺娴慕邮照弑欢ㄎ坏侥膫€(gè)端口，而交換機(jī)知道。所以，在一個(gè)使用hub代替交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行一個(gè)sniffer，允許一個(gè)攻擊者查看包含可能的用戶名及密碼的更多數(shù)據(jù)包，解決辦法就是在網(wǎng)絡(luò)中使用交換機(jī)。即使現(xiàn)在這是一個(gè)配置錯(cuò)誤，但在過去卻不是，因?yàn)槟菚r(shí)交換機(jī)還不存在。
　　
設(shè)計(jì)錯(cuò)誤：

設(shè)計(jì)錯(cuò)誤可以被看成是在軟件設(shè)計(jì)階段發(fā)生的錯(cuò)誤。即使程序員花足夠的時(shí)間在軟件發(fā)布之前編寫檢測流程來檢驗(yàn)所有用戶的輸入，即使軟件被最終用戶正確地配置，這些錯(cuò)誤仍然會造成對于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全的極大危險(xiǎn)。

讓我們看看這種情況：一個(gè)公司決定開發(fā)一個(gè)軟件，這個(gè)軟件允許遠(yuǎn)程訪問到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。那么他們也不得不支持這個(gè)軟件，從而他們決定放一些后門在里面以至于能使用公司名字作為密碼遠(yuǎn)程登錄。如果公司以外的人發(fā)現(xiàn)了那些后門呢，會發(fā)生什么？他使用那個(gè)軟件的遠(yuǎn)程訪問能夠登錄進(jìn)任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果將會是損失慘重的！

盡管這些后門在過去被創(chuàng)建的相當(dāng)頻繁，現(xiàn)在一個(gè)公司銷售類似的軟件卻不會再帶來風(fēng)險(xiǎn)了，因?yàn)樗獙粽叩臑E用后門負(fù)責(zé)。

另一個(gè)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的例子是使用在安全無線網(wǎng)絡(luò)中的WEP加密。我不打算深入說明這為什么是一個(gè)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，畢竟那超出了這篇文章的范圍，但是它的基本流程是這樣的：
一個(gè)3字節(jié)的初始化矢量增加到公鑰中來加密每個(gè)唯一的數(shù)據(jù)包。假設(shè)公鑰是abcde。第一個(gè)數(shù)據(jù)包的初始化矢量是123，因此這個(gè)數(shù)據(jù)包的全部密鑰就是123abcde。下一個(gè)數(shù)據(jù)包的初始化矢量是234，那么它的密鑰就是234abcde。

設(shè)計(jì)錯(cuò)誤在這里其實(shí)也就是，只有3字節(jié)的不同初始化矢量，導(dǎo)致了255^3或者說1650萬不同的keys以及部分加密算法被使用。通過逆向分析部分算法，能夠相當(dāng)容易地獲得公鑰中的幾個(gè)字符。由于這個(gè)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，你只需要用唯一的初始化矢量重復(fù)發(fā)送10萬個(gè)包(64-bit)，發(fā)送80萬個(gè)包(128-bit)，就能破解出WEP-key，便可以進(jìn)入完整的無線網(wǎng)絡(luò)中。在一個(gè)繁忙的無線網(wǎng)絡(luò)中這能在幾小時(shí)內(nèi)做到。

那么你看到了，設(shè)計(jì)錯(cuò)誤有點(diǎn)更難解決。你不能只是期望廠商發(fā)布快速更新來解決這個(gè)問題，你也不可能通過查閱產(chǎn)品說明書自己解決。針對WEP加密這種情況，一個(gè)小組創(chuàng)建了一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)，叫做WPA。這意味著使用WEP加密的產(chǎn)品應(yīng)該被取代，或者通過硬件更新以允許它們用這個(gè)新加密標(biāo)準(zhǔn)工作。對于已發(fā)現(xiàn)的WEP上的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的細(xì)節(jié)描述，可以去看看airscanner。com上面的精華文章。

這些錯(cuò)誤如何成為漏洞的?

一個(gè)漏洞就是對目標(biāo)的保護(hù)方面的一個(gè)弱點(diǎn)。目標(biāo)可以是連到一個(gè)完整網(wǎng)絡(luò)的一臺計(jì)算機(jī)的任何部分。我不會說明這兒可能的漏洞的所有不同，因?yàn)槟菐缀醪豢赡埽俏覍⒃O(shè)法指出什么是漏洞，以及漏洞如何產(chǎn)生的。

按照早期的規(guī)定，最普遍的會成為漏洞的編程錯(cuò)誤是緩沖區(qū)溢出。假設(shè)一個(gè)基于棧的緩沖區(qū)溢出，緩沖區(qū)被放置在棧中。棧可以被看成是你的處理器存儲數(shù)據(jù)在里面并能與其共同工作的一個(gè)臨時(shí)工作區(qū)。現(xiàn)在，當(dāng)你溢出一個(gè)放置在棧里的緩沖區(qū)時(shí)，你能夠?qū)憯?shù)據(jù)到已分配空間的緩沖區(qū)之外，因此可以寫其它數(shù)據(jù)到棧中。而其它數(shù)據(jù)可以是調(diào)用函數(shù)的返回地址。假設(shè)調(diào)用函數(shù)的返回地址是12345678，并且返回地址直接存儲在緩沖區(qū)后面的棧中，那么棧看上去可能會像這樣:
XXXXXXXXXX12345678

XXXXXXXXXX是將包含我們的輸入的緩沖區(qū)。如果我們放一些比緩沖區(qū)大小要少的數(shù)據(jù)在里面，沒有任何奇怪的事會發(fā)生，但是當(dāng)我們放12個(gè)'A'在這只能承載10個(gè)字符的緩沖區(qū)中時(shí)，多余的2個(gè)A就會覆蓋掉返回地址部分。從而使返回地址變成一個(gè)無效地址，然后函數(shù)無法返回，程序就崩潰了。

如果這個(gè)程序是一個(gè)服務(wù)端應(yīng)用程序，有人能放12個(gè)A使程序崩潰，并且導(dǎo)致其他所有用戶都無法訪問。這就成為了一個(gè)拒絕服務(wù)攻擊的例子。既然這樣，這個(gè)錯(cuò)誤就有了拒絕服務(wù)漏洞。

如果我們用與上面同樣的例子，但換一個(gè)更大的緩沖區(qū)，那么溢出緩沖區(qū)也就意味著更多的數(shù)據(jù)在一個(gè)實(shí)際溢出發(fā)生之前必須被放進(jìn)去，可是當(dāng)那發(fā)生時(shí)，我們可以寫一些計(jì)算機(jī)代碼(匯編指令)，將其作為數(shù)據(jù)的一部分而放在緩沖區(qū)中使用。我們通過覆蓋它來改變返回地址，以指向我們溢出的緩沖區(qū)后面，程序?qū)噲D執(zhí)行我們的緩沖區(qū)。這時(shí)，緩沖區(qū)包含了我們放進(jìn)去的代碼，程序并不會崩潰，而是轉(zhuǎn)去執(zhí)行我們的代碼。由于那些代碼可以是開啟一個(gè)shell(命令解釋程序)的一小段代碼，并且會在那臺計(jì)算機(jī)上監(jiān)聽一個(gè)特殊端口，因此這種類型的代碼經(jīng)常被稱作shellcode。

隨著這些代碼的運(yùn)行，有人便能夠連接到那個(gè)特殊的端口上，并能執(zhí)行遠(yuǎn)程命令，同時(shí)獲得與在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)開啟這個(gè)存在漏洞的應(yīng)用程序的用戶所擁有的相同訪問權(quán)的控制權(quán)。

對于配置錯(cuò)誤，如果我們看看防火墻的例子，漏洞就更加明顯。假如那個(gè)防火墻能經(jīng)由telnet遠(yuǎn)程配置，那么僅僅不允許訪問防火墻的80端口會給網(wǎng)絡(luò)管理員一個(gè)安全上的錯(cuò)誤認(rèn)識，攻擊者仍舊能夠通過連接到防火墻的23端口進(jìn)行訪問而配置它。

然而，自從消費(fèi)者開始要求他們所購買的產(chǎn)品應(yīng)具有不同配置選項(xiàng)以后，廠商就開始著手研發(fā)高級別的可配置的軟件和設(shè)備。這可能讓一個(gè)設(shè)備的配置變得專業(yè)化而導(dǎo)致錯(cuò)誤很容易發(fā)生。類似的設(shè)備的配置是如此的復(fù)雜，而漏洞能被網(wǎng)絡(luò)管理員看到，因此允許一個(gè)潛在的攻擊者訪問到網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)中他本不應(yīng)該訪問到的部分，所以一個(gè)簡單的配置錯(cuò)誤會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)中存在一個(gè)潛在的漏洞。

我已經(jīng)給出了一個(gè)由設(shè)計(jì)錯(cuò)誤導(dǎo)致漏洞的例子：WEP密鑰，但它很容易引出另一個(gè)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的例子：設(shè)想一個(gè)軟件公司編寫了一個(gè)軟件用于瀏覽和創(chuàng)建文本文檔。他們想要出售他們的產(chǎn)品，然而由于競爭者的軟件公司也開發(fā)了一款相同功能的軟件，他們不得不設(shè)計(jì)一個(gè)表面上有更強(qiáng)大的功能的程序。因此他們決定增加一個(gè)特性以允許用戶能對自己創(chuàng)建的文檔有更多的控制，那樣用戶可以編寫小型函數(shù)(宏)，并能被植入文檔中，同時(shí)能夠幫助文檔瀏覽者在他的計(jì)算機(jī)上做各種各樣的事情。如果所有這些功能被一個(gè)惡意攻擊者使用，創(chuàng)建一個(gè)已植入宏的文檔，能復(fù)制自身到機(jī)器上被找到的其他所有文檔中去，并且不經(jīng)過瀏覽者的同意做各種各樣的其他事情呢?那么在這個(gè)被設(shè)計(jì)而創(chuàng)建的程序中，我們又有了一個(gè)可能的漏洞。

你可以看到，一個(gè)錯(cuò)誤會導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)漏洞。在宏被使用在文檔中的情況下，幫助軟件用戶創(chuàng)建更多動態(tài)文檔的想法很偉大，除設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮安全因素以外。

那么什么是一個(gè)exploit?

exploit就是一種利用一個(gè)已發(fā)現(xiàn)的漏洞來改變程序或者系統(tǒng)初始功能的方法。這種方法對于一個(gè)攻擊者而言更有用處。在計(jì)算機(jī)安全中，術(shù)語"exploit"經(jīng)常被用于描述一個(gè)特殊的程序，它的唯一目的就是自動利用一個(gè)漏洞來取得對有漏洞的目標(biāo)程序的控制權(quán)，或者終止目標(biāo)程序的正常功能。

但是在一個(gè)系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)中使用一個(gè)錯(cuò)誤的配置對要利用它的攻擊者來說，也能被叫做一個(gè)exploit，盡管它不一定非要是一個(gè)實(shí)際上能完成工作的特殊程序。

我將通過一些C代碼的例子來試著說明一個(gè)exploit的作用，其中之一是一個(gè)存在緩沖區(qū)溢出漏洞的簡單的程序，另一個(gè)則是exploit。

注意:這里給出的例子可能在不同的編譯器和系統(tǒng)上表現(xiàn)不同。你可能需要改變緩沖區(qū)中字符的數(shù)目才能真正改寫返回地址，或者exploitfunction的地址會不同，但是他們?nèi)阅芄ぷ鳌?nbsp;

vulnerable_program.c:

Copy code
#include "stdio。h"
/*利用函數(shù)*/
exploitfunction()
{
/*如果緩沖區(qū)溢出被成功利用，就會輸出此行內(nèi)容*/
printf("This line will be printed after successfully exploiting the buffer overflow. ");
system("pause");
ExitProcess(0);
}

normalfunction(char *myargument)
{
char buffer[10];
strcpy(buffer,myargument);
}

main(int argc, char *argv[])
{
if(argc>1)
{
normalfunction(argv[1]);
printf(" These lines get printed during normal execution with at least 1 commandline argument.The address of exploitfunction
is 0x%。8X ",exploitfunction);
}
else
printf("Please provide the program with at least 1 commandline argument. ");
ExitProcess(0);
}

我已經(jīng)創(chuàng)建了3個(gè)函數(shù)，一個(gè)是主函數(shù)，其他2個(gè)分別是：在正常情況下執(zhí)行的normalfunction，以及利用函數(shù)exploitfunction。程序的目的是溢出緩沖區(qū)以至于返回地址將指向替換了normalfunction后面下一條指令的exploitfunction函數(shù)。

現(xiàn)在我們需要指出文本字符串要多大才能完全覆蓋棧中的返回地址。有這個(gè)作為目標(biāo)，就好辦了！我們每次增加一個(gè)字符直到程序崩潰。

當(dāng)我在Windows系統(tǒng)上使用Dev-cpp編譯完程序以后，我知道了在程序崩潰之前最多需要27個(gè)A。
exploitfunction函數(shù)的地址以16進(jìn)制形式表示，并且字節(jié)值經(jīng)常表現(xiàn)出:地址是不可打印的字符。我寫了一個(gè)小程序，它將給這個(gè)易受攻擊的程序提供必要的字符串以利用它。

在我的環(huán)境中，exploitfunction函數(shù)的地址(從易受攻擊的程序內(nèi)部我方便地打印得到)是0x00401290。因?yàn)闂Ｔ贗ntel x86系統(tǒng)上是以逆序存儲所有數(shù)據(jù)的(這篇文檔中那不會被說明)，我們需要準(zhǔn)備一個(gè)相同的字符串。因此可能的值類似于
0x41414141414141414141414141414141414141414141414141414141901240.

你可以看到，這里的字符'A'(0x41)我使用的是16進(jìn)制的表現(xiàn)形式，那是存儲在棧中的真實(shí)值。結(jié)果就是，exploit非常簡單：

Exploit.c:

Copy code
#include "stdio.h"
main()
{
char workbuffer[200];
char tempbuf[4];
strcpy(workbuffer,"vulnerable_program AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA");
tempbuf[0]=0x90;
tempbuf[1]=0x12;
tempbuf[2]=0x40;
tempbuf[3]=0;
strcat (workbuffer,tempbuf);
system(workbuffer);
return 0;
}

這段程序所做的就是復(fù)制字符串"vulnerable_program AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA"到一個(gè)緩沖區(qū)中，并用新的返回地址創(chuàng)建另一個(gè)緩沖區(qū)，附加在工作緩沖區(qū)之上。
在那之后，程序調(diào)用system()來執(zhí)行字符串中的命令。輸出結(jié)果是：
C:>exploit.exe
This line will be printed after successfully exploiting the buffer overflow.
Press any key to continue……

太棒了，它執(zhí)行了！

難道那不偉大嗎？

雖然我們實(shí)際上并沒有成功讓程序運(yùn)行我們自己的代碼，但經(jīng)過一些小小的改變就能完成。
關(guān)于緩沖區(qū)溢出的更多相關(guān)信息請參考Aleph One寫的著名文章"Smashing the stack for fun and profit"

經(jīng)過這篇文章的探討，你通常不得不自己行動來阻止你的系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)被一個(gè)已知漏洞所利用。對于配置錯(cuò)誤我建議你請一位專家來幫你做必要的配置，因此在使用它之前你不用完全理解產(chǎn)品是如何運(yùn)作的。對于編程和設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，通常有很多人進(jìn)行產(chǎn)品測試，而其他人則發(fā)表他們發(fā)現(xiàn)的漏洞到Internet上的一些安全列表上。所以如果你保持持續(xù)關(guān)注這些安全列表，并確認(rèn)你一直都在更新你的系統(tǒng)到最新版本，你就已經(jīng)接近一個(gè)安全環(huán)境了。

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最近的安全編程文檔：

《Exploiting Software How to Break Code》
描述如何編寫exploit代碼的

《Learning XML， 2nd Edition》

《Writing Secure Code》
微軟公司核心推薦，教你怎樣編寫安全的代碼

《OReilly Web Site Cookbook》
建立和管理你的網(wǎng)站的使用手冊，包括大量實(shí)例及解決方案

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