Безопасность памяти

редактировать

Безопасность памяти - это состояние защиты от различных программных ошибок и уязвимостей безопасности при обращении к памяти, например, переполнение буфера и висячие указатели. Например, Java считается безопасным для памяти, потому что его обнаружение ошибок времени выполнения проверяет границы массива и разыменование указателя. Напротив, C и C ++ допускают произвольную арифметику указателя с указателями, реализованными как прямые адреса памяти без предоставления проверки границ, и, таким образом, потенциально небезопасны для памяти .

Содержание

  • 1 История
  • 2 Подходы
  • 3 Типы ошибок памяти
  • 4 Ссылки

История

Сначала были рассмотрены ошибки памяти в контексте систем управления ресурсами и с разделением времени, чтобы избежать таких проблем, как бомбардировка вилки. Разработки были в основном теоретическими до появления червя Morris, который использовал переполнение буфера в fingerd. После этого область компьютерной безопасности быстро развивалась, разрастаясь множеством новых атак, таких как атака с возвратом к libc, и таких методов защиты, как неисполняемый стек и рандомизация разметки адресного пространства. Рандомизация предотвращает большинство атак переполнения буфера и требует от злоумышленника использования распыления кучи или других зависимых от приложения методов для получения адресов, хотя его внедрение было медленным. Однако развертывание технологии обычно ограничивается рандомизацией библиотек и расположением стека.

Подходы

DieHard, его переработанный DieHarder и Allinea Distributed Debugging Tool - это специальные распределители кучи, которые выделяют объекты на их собственной странице случайной виртуальной памяти, что позволяет выполнять недопустимые чтения и пишет для остановки и отладки по той инструкции, которая их вызывает. Защита зависит от аппаратной защиты памяти, поэтому накладные расходы обычно невелики, хотя они могут значительно возрасти, если программа интенсивно использует выделение памяти. Рандомизация обеспечивает только вероятностную защиту от ошибок памяти, но часто может быть легко реализована в существующем программном обеспечении путем повторного связывания двоичного файла.

Инструмент memcheck из Valgrind использует имитатор набора инструкций и запускает скомпилированную программу на виртуальной машине с проверкой памяти, обеспечивая гарантированное обнаружение подмножества оперативной памяти. ошибки. Однако это обычно замедляет работу программы в 40 раз, и, кроме того, необходимо явно информировать о пользовательских распределителях памяти.

Имея доступ к исходному коду, существуют библиотеки, которые собирают и отслеживают допустимые значения для указателей (" метаданные ") и проверяйте каждый доступ указателя на соответствие метаданным на предмет достоверности, таким как сборщик мусора Боэма. В общем, безопасность памяти может быть гарантирована с помощью трассировки сборки мусора и вставки проверок времени выполнения при каждом доступе к памяти; у этого подхода есть накладные расходы, но меньше, чем у Valgrind. Все языки со сборкой мусора используют этот подход. Для C и C ++ существует множество инструментов, которые выполняют преобразование кода во время компиляции для проверки безопасности памяти во время выполнения, например CheckPointer и AddressSanitizer, которые налагают средний коэффициент замедления 2.

Другой подход использует статический анализ программы и автоматическое доказательство теорем, чтобы гарантировать, что программа свободна от ошибок памяти. Например, язык программирования Rust реализует средство проверки заимствований для обеспечения безопасности памяти. Такие инструменты, как Coverity, предлагают статический анализ памяти для C. Интеллектуальные указатели C ++ являются ограниченной формой этого подхода.

Типы ошибок памяти

Могут возникать различные типы ошибок памяти:

  • Ошибки доступа : недопустимое чтение / запись указателя
  • Неинициализированные переменные - a используется переменная, которой не присвоено значение. Он может содержать нежелательное или, в некоторых языках, неверное значение.
    • Нулевой указатель разыменование - разыменование недопустимого указателя или указателя на память, которая не была выделена
    • Дикие указатели возникают, когда указатель используется до инициализации некоторым известным штат. Они демонстрируют такое же неустойчивое поведение, что и висячие указатели, но с меньшей вероятностью останутся незамеченными.
  • Утечка памяти - когда использование памяти не отслеживается или отслеживается неправильно
    • Исчерпание стека - возникает, когда программе не хватает места в стеке, обычно из-за слишком глубокой рекурсии. защитная страница обычно останавливает программу, предотвращая повреждение памяти, но функции с большими кадрами стека могут обходить страницу.
    • Исчерпание кучи - программа пытается to выделить на больше памяти, чем доступно. В некоторых языках это условие необходимо проверять вручную после каждого выделения.
    • Double free - повторные вызовы free могут преждевременно освободить новый объект по тому же адресу. Если точный адрес не был повторно использован, может произойти другое повреждение, особенно в распределителях, которые используют свободные списки.
    • Invalid free - передача недопустимого адреса в free может повредить heap.
    • Mismatched free - когда используется несколько распределителей, попытка освободить память с помощью функции освобождения другого распределителя
    • Нежелательно aliasing - когда одна и та же ячейка памяти выделяется и модифицируется дважды для не связанных целей.

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-30 03:21:22
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте