حمله سرریز بافر به یک تهدید امنیتی سایبری اشاره دارد که در آن یک مهاجم سعی می کند بافر را با ارسال داده های بیشتر از آنچه در ابتدا در نظر گرفته شده بود، بارگذاری کند. این سرریز داده ها ممکن است منجر به اجرای کدهای مخرب، خرابی سیستم یا تغییر داده های مهم شود.
زمینه تاریخی و ظهور حملات سرریز بافر
حمله سرریز بافر اولین بار در دهه 1960 و اوایل دهه 1970، در عصر رایانه های اصلی اولیه، ذکر شد. با این حال، تا دهه 1980 بود که این آسیب‌پذیری‌ها به‌طور کامل‌تر توسط بازیگران بدخواه شناخته شدند و مورد سوء استفاده قرار گرفتند. اولین نمونه قابل توجهی که از حمله سرریز بافر منتشر شد، کرم موریس در سال 1988 بود. این کرم از آسیب‌پذیری سرریز بافر در سرویس شبکه «انگشت» یونیکس سوء استفاده کرد و باعث اختلال قابل توجه در بخش‌های بزرگ اینترنت اولیه شد.
بینش عمیق: حملات سرریز بافر
حمله سرریز بافر ممکن است زمانی رخ دهد که یک برنامه در حال نوشتن داده در بافر است و حجم داده را بررسی نمی کند، که ممکن است ظرفیت بافر سرریز شود. اگر بافر بیش از حد باشد، حافظه مجاور را بازنویسی می کند، که می تواند داده های نگهداری شده در آن فضا را خراب یا تغییر دهد. اگر داده های بازنویسی شده حاوی کد اجرایی باشد، می توان کد را برای انجام اقدامات مورد نظر مهاجم دستکاری کرد.
به عنوان مثال، یک مهاجم می‌تواند از این آسیب‌پذیری برای تزریق و اجرای کد مخرب استفاده کند، مسیر اجرای یک برنامه را تغییر دهد، یا باعث از کار افتادن برنامه شود و یک سرویس را از دسترس خارج کند. در حالی که این آسیب‌پذیری می‌تواند در بسیاری از زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف رخ دهد، این آسیب‌پذیری به‌ویژه در C و C++ رایج است، که محافظ‌های داخلی در برابر سرریزها ندارند.
مکانیک حملات سرریز بافر
حمله سرریز بافر را می توان با غواصی در عملکرد داخلی یک سیستم کامپیوتری بهتر درک کرد. هنگامی که یک برنامه اجرا می شود، فضای حافظه پشته ای برای آن اختصاص داده می شود. این پشته به بخش های مختلفی تقسیم می شود، یعنی متغیرهای محلی (بافرها)، داده های کنترلی و رجیسترهای CPU. داده های کنترلی شامل نشانگر پایه (BP) است که به پایه پشته اشاره می کند و نشانگر بازگشت (RP) که نقطه اجرا را پس از پایان تابع فعلی نشان می دهد.
هنگامی که یک مهاجم از بافر سرریز می کند، داده های اضافی به ناحیه داده های کنترلی سرازیر می شود. اگر مهاجم ورودی را با دقت طراحی کند، می تواند نشانگر بازگشتی را با یک مقدار جدید بازنویسی کند. این مقدار جدید می تواند به یک کد مخرب اشاره کند (که توسط مهاجم نیز به عنوان بخشی از ورودی ارائه می شود) و بنابراین باعث می شود برنامه این کد را اجرا کند.
ویژگی های کلیدی حملات سرریز بافر
در اینجا برخی از ویژگی های برجسته حملات سرریز بافر آورده شده است:
-
بهره برداری از ضعف های برنامه نویسی: حملات سرریز بافر در درجه اول از این واقعیت استفاده می کنند که برخی از زبان های برنامه نویسی، مانند C و C++، هیچ گونه مرز آرایه را بررسی نمی کنند.
-
اجرای قانون خودسرانه: یکی از اهداف اصلی این نوع حمله، اجرای کد دلخواه در زمینه امنیتی برنامه آسیب پذیر است.
-
افزایش امتیازات: این حملات اغلب برای بالا بردن سطح امتیاز مهاجم در سیستم استفاده می شود و به طور بالقوه به آنها کنترل اداری می دهد.
-
احتمال آسیب گسترده: حملات سرریز بافر می توانند کاملاً مخرب باشند و به طور بالقوه باعث خرابی سیستم شوند یا منجر به نقض قابل توجه داده ها شوند.
انواع حملات سرریز بافر
حملات سرریز بافر را می توان بر اساس منطقه حافظه ای که هدف قرار می دهد طبقه بندی کرد:
-
حملات سرریز بافر مبتنی بر پشته: اینها رایج ترین نوع هستند، جایی که سرریز در حافظه پشته رخ می دهد و بر متغیرهای محلی و آدرس های بازگشتی تابع تأثیر می گذارد.
-
حملات سرریز بافر مبتنی بر هیپ: در اینجا، سرریز در حافظه پشته رخ می دهد، که به صورت پویا در زمان اجرا تخصیص می یابد و می تواند داده ها را خراب کند.
| نوع حمله سرریز بافر | شرح |
|---|---|
| مبتنی بر پشته | سرریز در حافظه پشته رخ می دهد |
| مبتنی بر هیپ | سرریز در حافظه پشته رخ می دهد |
اجراها و اقدامات متقابل
حملات سرریز بافر را می توان با استفاده از تکنیک های مختلفی مانند تست فاز یا مهندسی معکوس اجرا کرد. با این حال، اقدامات متقابل متعددی وجود دارد که می توان برای جلوگیری از آنها استفاده کرد:
-
بررسی مرزها: برای بررسی تمام ارجاعات آرایه و اشاره گر در کد، مرزها را اعمال کنید.
-
بررسی کد و تجزیه و تحلیل استاتیک: به طور منظم کد را مرور کنید و تجزیه و تحلیل ایستا را برای شناسایی نقاط ضعف احتمالی انجام دهید.
-
تصادفی‌سازی طرح‌بندی فضای آدرس (ASLR): مکانی را که فایل های اجرایی سیستم در حافظه بارگذاری می شوند تصادفی کنید تا پیش بینی آدرس های هدف برای مهاجم دشوارتر شود.
-
پشته غیر قابل اجرا: مناطق حافظه مانند پشته و پشته را به عنوان غیر قابل اجرا علامت گذاری کنید. این مانع از اجرای کدهای مهاجم از این مناطق می شود.
مقایسه ها و ویژگی ها
| سرریز بافر | تزریق SQL | اسکریپت بین سایتی (XSS) | |
|---|---|---|---|
| هدف | حافظه برنامه | پایگاه داده | مرورگر کاربر |
| آسیب پذیری زبان | رایج در C/C++ | SQL | HTML/JavaScript |
| تکنیک های پیشگیری | بررسی مرزها، ASLR، پشته غیر قابل اجرا | بیانیه های آماده، فرار از ورودی کاربر، حداقل امتیاز | اعتبار سنجی ورودی، کدگذاری خروجی، کوکی های HttpOnly |
چشم اندازهای آینده
انتظار می رود با پیشرفت در هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، تشخیص و پیشگیری از حملات سرریز بافر بهبود یابد. سیستم های تشخیص تهدید مبتنی بر هوش مصنوعی قادر خواهند بود الگوهای حمله پیچیده را با دقت و سرعت بیشتری نسبت به روش های فعلی شناسایی کنند.
استفاده از زبان هایی با مدیریت حافظه بهتر (مانند Rust) نیز ممکن است افزایش یابد. این زبان ها می توانند با طراحی از حملات سرریز بافر جلوگیری کنند و آنها را به گزینه ای جذاب برای توسعه برنامه های کاربردی امن تبدیل کند.
سرورهای پروکسی و حملات سرریز بافر
سرورهای پروکسی می توانند نقشی اساسی در جلوگیری از حملات سرریز بافر ایفا کنند. با عمل به عنوان یک واسطه بین کاربران و سرورها، یک سرور پروکسی می تواند ترافیک را تجزیه و تحلیل و فیلتر کند و به شناسایی رفتار مشکوکی که ممکن است نشانه حمله سرریز بافر باشد کمک می کند.
علاوه بر این، سرورهای پروکسی را می توان به گونه ای پیکربندی کرد که فقط به دستورات ایمن شناخته شده اجازه دهد و از اجرای کد دلخواه در سیستم هدف جلوگیری کند. با انجام این کار، حتی اگر یک مهاجم سعی کند از آسیب‌پذیری سرریز بافر سوء استفاده کند، اقدامات مضری که می‌خواهند انجام دهند توسط سرور پراکسی مسدود می‌شوند.
