حمله رشته فرمت نوعی آسیب پذیری امنیتی است که در برنامه نویسی کامپیوتر رخ می دهد. این به مهاجم اجازه می دهد تا از روشی که یک برنامه عملکردهای ورودی/خروجی فرمت شده را مدیریت می کند، سوء استفاده کند. مهاجم می تواند از این آسیب پذیری برای خواندن داده های حساس، اصلاح محتویات حافظه یا حتی اجرای کد دلخواه در سیستم هدف استفاده کند. حملات رشته فرمت به دلیل پتانسیل آنها برای به خطر انداختن یکپارچگی و محرمانه بودن سیستم، نگرانی قابل توجهی برای توسعه دهندگان نرم افزار و مدیران سیستم بوده است.
تاریخچه پیدایش Format String Attack و اولین اشاره به آن
مفهوم آسیب پذیری های رشته ای قالب برای اولین بار در اواخر دهه 1990 آشکار شد. در سال 2000 با عنوان "بهره برداری از آسیب پذیری های رشته قالب" توسط Kostya Kortchinsky منتشر شد. این مقاله بهره برداری از این آسیب پذیری را به تفصیل مورد بحث قرار داد و تأثیر بالقوه آن را بر سیستم ها نشان داد. از آن زمان، حملات رشته ای قالب به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است، که منجر به درک بهتر و بهبود اقدامات امنیتی در توسعه نرم افزار شده است.
اطلاعات دقیق در مورد حمله رشته ای قالب
حملات رشته قالب زمانی اتفاق می افتد که مهاجم بتواند پارامتر رشته قالب را در یک تابع ورودی/خروجی فرمت شده کنترل کند. این توابع مانند printf() و sprintf()، به طور گسترده برای قالب بندی و چاپ داده ها استفاده می شود. در زبان‌هایی مانند C و C++، آنها به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند تا مکان‌هایی را مشخص کنند (به عنوان مثال، %s برای رشته ها %d برای اعداد صحیح) و مقادیر مربوطه نمایش داده شود. این آسیب‌پذیری زمانی ایجاد می‌شود که یک برنامه داده‌های کنترل‌شده توسط کاربر را به‌عنوان رشته قالب بدون اعتبارسنجی مناسب ارسال می‌کند که منجر به عواقب ناخواسته می‌شود.
ساختار داخلی Format String Attack و نحوه عملکرد آن
برای درک نحوه عملکرد یک حمله رشته فرمت، درک عملکرد درونی توابع ورودی/خروجی فرمت شده ضروری است. در زبان هایی مانند C، توابع چاپ فرمت شده از پشته برای دسترسی به آرگومان های ارسال شده به آنها استفاده می کنند. هنگامی که یک توسعه دهنده یک رشته قالب را ارائه می دهد، تابع از طریق آن تکرار می شود و به دنبال مشخص کننده های قالب می گردد (مثلاً %s, %d). برای هر مشخص کننده یافت شده، تابع انتظار آرگومان مربوطه را در پشته دارد.
در یک برنامه آسیب پذیر، اگر مهاجم بتواند رشته قالب را کنترل کند، می تواند حافظه برنامه را با سوء استفاده از موارد زیر دستکاری کند:
- حافظه خواندن: با استفاده از مشخص کننده های قالب مانند
%xیا%s، مهاجم می تواند محتویات پشته یا سایر مناطق حافظه را که ممکن است حاوی اطلاعات حساس باشد افشا کند. - حافظه نوشتن: مشخص کننده های قالب مانند
%nبه مهاجم اجازه می دهد تا داده ها را در یک آدرس حافظه که توسط آرگومان مربوطه به آن اشاره شده است بنویسد. این می تواند برای تغییر متغیرها، نشانگرهای تابع یا حتی کد برنامه مورد سوء استفاده قرار گیرد. - اجرای کدهای خودسرانه: اگر مهاجم بتواند رشته قالب را کنترل کند و آرگومان های مناسب ارائه دهد، ممکن است کد دلخواه را با استفاده از آن اجرا کند.
%nبرای نوشتن به یک اشاره گر تابع و سپس راه اندازی اجرای آن.
تجزیه و تحلیل ویژگی های کلیدی Format String Attack
ویژگی های کلیدی حمله رشته ای قالب عبارتند از:
- فرمت کنترل رشته: مهاجم می تواند رشته قالب را کنترل کند که فرمت خروجی را تعیین می کند و می تواند دسترسی به حافظه را دستکاری کند.
- بهره برداری مبتنی بر پشته: حملات رشته ای قالب بندی معمولا پشته را هدف قرار می دهند، زیرا توابع ورودی/خروجی فرمت شده از آن برای دسترسی به آرگومان ها استفاده می کنند.
- دستکاری حافظه: مهاجمان می توانند آدرس های حافظه را از طریق مشخص کننده های قالب بخوانند یا بنویسند، که به طور بالقوه منجر به افشای اطلاعات یا اجرای کد می شود.
انواع حمله رشته ای قالب
حملات رشته ای قالب بندی را می توان به دو نوع اصلی طبقه بندی کرد:
- خواندن حملات: این حملات بر روی بهره برداری از مشخص کننده های قالب برای خواندن اطلاعات حساس از حافظه برنامه، مانند آدرس های پشته یا داده های رمز عبور تمرکز می کنند.
- حملات نوشتن: در این حملات، هدف دستکاری حافظه با استفاده از مشخص‌کننده‌های قالب برای نوشتن داده‌ها در آدرس‌های حافظه خاص است و مهاجم را قادر می‌سازد تا متغیرها یا نشانگرهای عملکرد را تغییر دهد.
در اینجا جدولی وجود دارد که انواع حملات رشته فرمت را خلاصه می کند:
| نوع حمله | شرح |
|---|---|
| خواندن حملات | استفاده از مشخص کننده های فرمت برای خواندن حافظه |
| حملات نوشتن | بهره برداری از مشخص کننده های فرمت برای نوشتن حافظه |
راه های استفاده از Format String Attack، مشکلات و راه حل های آنها
راه های استفاده از Format String Attack
مهاجمان می توانند از آسیب پذیری های رشته ای در سناریوهای مختلف از جمله:
- برنامه های کاربردی وب: اگر برنامه های کاربردی وب از داده های ارائه شده توسط کاربر به عنوان رشته های فرمت بدون اعتبار سنجی مناسب استفاده کنند، مهاجمان می توانند از آن برای به خطر انداختن برنامه یا سرور اصلی سوء استفاده کنند.
- رابط های خط فرمان: برنامه هایی که از آرگومان های خط فرمان برای ساخت رشته های قالب استفاده می کنند، اگر ورودی کاربر را تأیید نکنند، مستعد حملات هستند.
- مکانیسم های ثبت و ضبط: آسیب‌پذیری‌های رشته‌ای در مکانیسم‌های ورود به سیستم می‌تواند اطلاعات ارزشمندی درباره سیستم در اختیار مهاجمان قرار دهد و حملات بعدی را تسهیل کند.
مشکلات و راه حل ها
- اعتبار سنجی ورودی ناکافی است: دلیل اصلی آسیب‌پذیری‌های رشته قالب، اعتبارسنجی ناکافی ورودی است. توسعه‌دهندگان باید ورودی کنترل‌شده توسط کاربر را قبل از استفاده از آن به‌عنوان رشته قالب تأیید کنند.
- استفاده محدود از رشته های قالب: در صورت امکان، توسعه دهندگان باید از استفاده از رشته های قالب با داده های کنترل شده توسط کاربر خودداری کنند. در عوض، استفاده از جایگزین‌های امن‌تری مانند الحاق رشته‌ها یا قالب‌بندی کتابخانه‌ها با بررسی دقیق ورودی را در نظر بگیرید.
- ویژگی های امنیتی کامپایلر: کامپایلرهای مدرن مکانیسم های امنیتی را ارائه می دهند، مانند
-fstack-protectorگزینه ای در GCC، برای شناسایی و جلوگیری از آسیب پذیری های رشته قالب. استفاده از چنین ویژگی هایی می تواند خطر را کاهش دهد.
مشخصات اصلی و مقایسه با اصطلاحات مشابه
| مدت، اصطلاح | شرح |
|---|---|
| قالب حمله رشته | بهره برداری از مشخص کننده های فرمت برای دستکاری حافظه |
| سرریز بافر | نوشتن داده فراتر از مرزهای بافر |
| تزریق SQL | بهره برداری از پرس و جوهای SQL با ورودی مخرب |
| اسکریپت بین سایتی | تزریق اسکریپت های مخرب به برنامه های کاربردی وب |
در حالی که برخی شباهت‌ها بین حملات رشته‌ای قالب‌بندی و آسیب‌پذیری‌های دیگر وجود دارد، روش‌های بهره‌برداری، اهداف و پیامدهای آنها به‌طور قابل توجهی متفاوت است.
با بهبود روش‌های توسعه نرم‌افزار، توسعه‌دهندگان از آسیب‌پذیری‌های امنیتی مانند حملات رشته‌ای قالب‌بندی آگاه‌تر می‌شوند. با معرفی استانداردهای کدگذاری امن، ابزارهای تجزیه و تحلیل خودکار کد و ممیزی های امنیتی منظم، انتظار می رود تعداد این آسیب پذیری ها در طول زمان کاهش یابد.
علاوه بر این، توسعه زبان‌های برنامه‌نویسی با ویژگی‌های ایمنی حافظه داخلی، مانند Rust، می‌تواند یک لایه حفاظتی اضافی در برابر حملات رشته‌های قالبی ایجاد کند.
چگونه می توان از سرورهای پروکسی استفاده کرد یا با حمله رشته ای قالب بندی مرتبط شد
سرورهای پروکسی، مانند سرورهای ارائه شده توسط OneProxy، می توانند در کاهش حملات رشته ای با فرمت نقش داشته باشند. سرورهای پروکسی به عنوان واسطه بین کلاینت ها و سرورهای هدف عمل می کنند و به آنها اجازه می دهند درخواست های دریافتی را بررسی و فیلتر کنند. با اجرای اقدامات امنیتی در سطح سرور پراکسی، حملات بالقوه رشته قالب را می توان قبل از رسیدن به سرور مورد نظر رهگیری و مسدود کرد.
سرورهای پروکسی را می توان به شکل زیر پیکربندی کرد:
- فیلتر ورودی کاربر: سرورهای پروکسی می توانند ورودی کاربر را قبل از ارسال آن به سرور مورد نظر تأیید کنند و از رسیدن رشته های قالب مخرب به برنامه های آسیب پذیر جلوگیری کنند.
- فایروال های برنامه کاربردی وب: سرورهای پروکسی پیشرفته می‌توانند عملکرد Web Application Firewall (WAF) را که شامل محافظت در برابر آسیب‌پذیری‌های رشته قالب می‌شود، در خود جای دهند.
- ثبت و نظارت: سرورهای پروکسی می توانند درخواست های دریافتی را ثبت و نظارت کنند و به شناسایی و تجزیه و تحلیل تلاش های احتمالی حمله رشته ای با قالب کمک کنند.
لینک های مربوطه
برای اطلاعات بیشتر در مورد حملات قالب بندی، منابع زیر را در نظر بگیرید:
- بهره برداری از آسیب پذیری های رشته فرمت - ارائه توسط Mitja Kolsek و Kostya Kortchinsky در OWASP AppSec DC 2006.
- اشکال رشته قالب - نگاه اول – مقاله‌ای از Aleph One که آسیب‌پذیری‌های رشته‌ای قالب را به‌طور عمیق بررسی می‌کند.
- ده برتر OWASP – ده فهرست برتر OWASP از خطرات امنیتی برنامه های وب، که شامل آسیب پذیری های رشته فرمت می شود.
در نتیجه، حملات رشته ای خطرات قابل توجهی برای سیستم های نرم افزاری ایجاد می کند، اما با اتخاذ شیوه های کدگذاری ایمن و استفاده از قابلیت های سرورهای پراکسی، توسعه دهندگان می توانند در برابر این تهدیدات دفاع کنند و از یکپارچگی و امنیت برنامه ها و داده های خود اطمینان حاصل کنند.
