يشير هجوم تجاوز سعة المخزن المؤقت إلى تهديد الأمن السيبراني حيث يحاول المهاجم زيادة تحميل المخزن المؤقت عن طريق إرسال بيانات أكثر مما كان من المفترض في الأصل الاحتفاظ به. قد يؤدي هذا التدفق الزائد للبيانات إلى تنفيذ تعليمات برمجية ضارة أو تعطل النظام أو تغيير البيانات المهمة.
السياق التاريخي وظهور هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت
تم ذكر هجوم سعة المخزن المؤقت لأول مرة في الستينيات وأوائل السبعينيات، في عصر أجهزة الكمبيوتر المركزية المبكرة. ومع ذلك، لم يتم فهم نقاط الضعف هذه واستغلالها بشكل كامل من قبل الجهات الخبيثة إلا في الثمانينيات. أول مثال مهم تم نشره لهجوم تجاوز سعة المخزن المؤقت كان دودة موريس في عام 1988. استغلت هذه الدودة ثغرة أمنية في تجاوز سعة المخزن المؤقت في خدمة الشبكة "إصبع" UNIX، مما تسبب في تعطيل كبير لأجزاء كبيرة من الإنترنت المبكر.
نظرة متعمقة: هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت
يمكن أن يحدث هجوم تجاوز سعة المخزن المؤقت عندما يقوم أحد البرامج بكتابة البيانات في المخزن المؤقت ولا يتحقق من حجم البيانات، مما قد يتجاوز سعة المخزن المؤقت. إذا تم تجاوز سعة المخزن المؤقت، فسوف يقوم بالكتابة فوق الذاكرة المجاورة، مما قد يؤدي إلى إتلاف أو تغيير البيانات الموجودة في تلك المساحة. إذا كانت البيانات المكتوبة تحتوي على تعليمات برمجية قابلة للتنفيذ، فيمكن معالجة التعليمات البرمجية لتنفيذ الإجراءات المطلوبة للمهاجم.
على سبيل المثال، يمكن للمهاجم استغلال هذه الثغرة الأمنية لإدخال تعليمات برمجية ضارة وتنفيذها، أو تغيير مسار تنفيذ أحد البرامج، أو التسبب في تعطل البرنامج، مما يجعل الخدمة غير متاحة. على الرغم من أن هذه الثغرة الأمنية يمكن أن تحدث في العديد من لغات البرمجة المختلفة، إلا أنها منتشرة بشكل خاص في C وC++، والتي لا تحتوي على وسائل حماية مضمنة ضد التجاوزات.
آليات هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت
يمكن فهم هجوم تجاوز سعة المخزن المؤقت بشكل أفضل من خلال الغوص في الأعمال الداخلية لنظام الكمبيوتر. عند تنفيذ برنامج ما، يتم تخصيص مساحة ذاكرة مكدسة له. وينقسم هذا المكدس إلى أقسام مختلفة، وهي المتغيرات المحلية (المخازن المؤقتة)، وبيانات التحكم، وسجلات وحدة المعالجة المركزية. تتضمن بيانات التحكم المؤشر الأساسي (BP)، الذي يشير إلى قاعدة المكدس، ومؤشر الإرجاع (RP)، الذي يشير إلى نقطة التنفيذ بمجرد انتهاء الوظيفة الحالية.
عندما يتجاوز أحد المهاجمين سعة المخزن المؤقت، تنتقل البيانات الزائدة إلى منطقة بيانات التحكم. إذا قام المهاجم بتصميم الإدخال بعناية، فيمكنه استبدال مؤشر الإرجاع بقيمة جديدة. يمكن أن تشير هذه القيمة الجديدة إلى تعليمات برمجية ضارة (يقدمها المهاجم أيضًا كجزء من الإدخال) وبالتالي تتسبب في قيام التطبيق بتنفيذ هذه التعليمات البرمجية.
الميزات الرئيسية لهجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت
فيما يلي بعض الميزات البارزة لهجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت:
-
استغلال نقاط الضعف في البرمجة: تستفيد هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت في المقام الأول من حقيقة أن بعض لغات البرمجة، مثل C وC++، لا تقوم بأي فحص لحدود المصفوفة.
-
تنفيذ القانون التعسفي: أحد الأهداف الرئيسية لهذا النوع من الهجمات هو تنفيذ تعليمات برمجية عشوائية في السياق الأمني للبرنامج الضعيف.
-
رفع الامتيازات: تُستخدم هذه الهجمات غالبًا لرفع مستوى امتيازات المهاجم في النظام، مما قد يمنحه سيطرة إدارية.
-
احتمالية حدوث ضرر واسع النطاق: يمكن أن تكون هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت مدمرة للغاية، ومن المحتمل أن تتسبب في تعطل النظام أو تؤدي إلى حدوث خروقات كبيرة للبيانات.
أنواع هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت
يمكن تصنيف هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت بناءً على منطقة الذاكرة التي تستهدفها:
-
هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت المستندة إلى المكدس: هذه هي الأنواع الأكثر شيوعًا، حيث يحدث تجاوز السعة في ذاكرة المكدس، مما يؤثر على المتغيرات المحلية وعناوين إرجاع الوظائف.
-
هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت المستندة إلى الكومة: يحدث هنا تجاوز السعة في ذاكرة الكومة، والتي يتم تخصيصها ديناميكيًا في وقت التشغيل ويمكن أن تؤدي إلى إتلاف البيانات.
| نوع هجوم تجاوز سعة المخزن المؤقت | وصف |
|---|---|
| على أساس المكدس | يحدث تجاوز السعة في ذاكرة المكدس |
| على أساس الكومة | يحدث تجاوز السعة في ذاكرة الكومة |
التنفيذ والتدابير المضادة
يمكن تنفيذ هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت باستخدام تقنيات مختلفة، مثل اختبار الضبابية أو الهندسة العكسية. ومع ذلك، هناك العديد من التدابير المضادة التي يمكن استخدامها لمنعها:
-
فحص الحدود: فرض فحص الحدود على كافة مراجع المصفوفة والمؤشر في التعليمات البرمجية.
-
مراجعة الكود والتحليل الثابت: قم بمراجعة التعليمات البرمجية بانتظام وإجراء تحليل ثابت لاكتشاف نقاط الضعف المحتملة.
-
التوزيع العشوائي لتخطيط مساحة العنوان (ASLR): قم باختيار الموقع الذي يتم فيه تحميل الملفات التنفيذية للنظام في الذاكرة بطريقة عشوائية لتجعل من الصعب على المهاجم التنبؤ بالعناوين المستهدفة.
-
المكدس غير القابل للتنفيذ: قم بتمييز مناطق الذاكرة مثل المكدس والكومة على أنها غير قابلة للتنفيذ. وهذا يمنع المهاجم من تشغيل التعليمات البرمجية الخاصة به من هذه المناطق.
مقارنات وخصائص
| تجاوز سعة المخزن المؤقت | حقن SQL | البرمجة النصية عبر المواقع (XSS) | |
|---|---|---|---|
| هدف | ذاكرة التطبيق | قاعدة البيانات | متصفح المستخدم |
| الضعف اللغوي | شائع في C/C++ | SQL | HTML/جافا سكريبت |
| تقنيات الوقاية | فحص الحدود، ASLR، المكدس غير القابل للتنفيذ | البيانات المعدة، الهروب من إدخال المستخدم، أقل الامتيازات | التحقق من صحة الإدخال، وترميز الإخراج، وملفات تعريف الارتباط HttpOnly |
الآفاق المستقبلية
ومع التقدم في الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، من المتوقع أن يتحسن اكتشاف هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت ومنعها. ستكون أنظمة الكشف عن التهديدات التي تعمل بالذكاء الاصطناعي قادرة على تحديد أنماط الهجوم المعقدة بشكل أكثر دقة وأسرع من الأساليب الحالية.
قد يزداد أيضًا استخدام اللغات ذات الإدارة الأفضل للذاكرة (مثل Rust). يمكن لهذه اللغات أن تمنع هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت حسب التصميم، مما يجعلها خيارًا جذابًا لتطوير التطبيقات الآمنة.
الخوادم الوكيلة وهجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت
يمكن أن تلعب الخوادم الوكيلة دورًا محوريًا في منع هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت. من خلال العمل كوسيط بين المستخدمين والخوادم، يمكن للخادم الوكيل تحليل حركة المرور وتصفيتها، مما يساعد في اكتشاف السلوك المشبوه الذي قد يشير إلى هجوم تجاوز سعة المخزن المؤقت.
علاوة على ذلك، يمكن تكوين الخوادم الوكيلة للسماح فقط بالأوامر الآمنة المعروفة، مما يمنع تنفيذ تعليمات برمجية عشوائية على النظام المستهدف. ومن خلال القيام بذلك، حتى لو حاول أحد المهاجمين استغلال ثغرة أمنية في تجاوز سعة المخزن المؤقت، فسيتم حظر الإجراءات الضارة التي يريد تنفيذها بواسطة الخادم الوكيل.
