Indietro

ⓘ Format string attack




                                     

ⓘ Format string attack

Il tipo di attacco Format String è una classe di vulnerabilità scoperte nel 1999, presenti prevalentemente in linguaggi di programmazione imperativi come il C. Un Format String Attack è formato da tre componenti fondamentali:

  • Format Function: in ANSI C è una funzione che converte una variabile di tipo primitivo, in una stringa user-friendly cioè leggibile dall’uomo.
printf: per stampare su stdout fprintf: per stampare la format string su file sprintf: per stampare una stringa dentro un buffer snprintf: per stampare esattamente n caratteri della stringa in ingresso nella seconda
  • Format String: è l’argomento della format function ed è una stringa ASCII che contiene sia testo che parametri di formato.
printf" The magic number is %d\n”, 3;
  • Format String Parameter definiscono il tipo di conversione da effettuare in relazione alla variabile presente nella format string.
%s”: per stampare una stringa" %d”: per stampare degli interi" %c”: per stampare dei caratteri" %x”: per stampare caratteri esadecimali
                                     

1. Funzionamento dello stack

Lo stack è unarea di memoria in cui vengono salvate le variabili locali e i parametri passati alla funzione. La sua gestione è di tipo LIFO e cresce verso indirizzi bassi. Eseguendo questo semplice codice, ad esempio:

il programma stamperà:

se invece la printf riceve come parametro una stringa "maligna" senza controllarne le caratteristiche il risultato sarebbe proprio un attacco di tipo format string.

                                     

2. Attacchi possibili

Crash del programma

Un modo molto semplice per mandare in crash un programma è passare alla funzione printf una stringa formattata in questo modo:

Ogni "%s" cerca di visualizzare il contenuto di un buffer di caratteri una stringa dallindirizzo iniziale presente sullo stack fino al carattere terminatore "0". Inserendo quindi molti" %s", la funzione sposterà il puntatore in avanti fino ad aree di memoria non mappate nel frame dellapplicazione, così facendo cercherà di leggere da "indirizzi illegali", causando lerrore" segmentation fault” che manda in crash il programma.

Leggere lo stack

Utilizzando sempre la printf, è possibile leggere parte del contenuto dello stack, usando una format string di questo tipo:

loutput potrebbe essere il seguente:

Questo perché essendo il numero degli argomenti della printf variabili, questa utilizza la format string per sapere quanti gliene sono stati passati. In questo caso quindi crede erroneamente che siano cinque parametri, e andrà quindi a stampare i prossimi cinque indirizzi sullo stack, pensando siamo i parametri richiesti.

Il parametro di formato "%08x" è costituito dai seguenti componenti:

  • 0 riempi di zeri i caratteri nulli, se presenti.
  • x converti i caratteri in esadecimale,
  • 8 mostra otto caratteri,

Leggere memoria in ogni locazione di memoria

È possibile anche leggere aree di memoria diverse dallo stack. Dobbiamo però creare una format function che visualizza il contenuto della memoria all’indirizzo che gli forniamo. Ci servirà quindi l’indirizzo da cui andare a leggere ed il giusto parametro di formato per leggerlo.

La nostra format function mantiene all’interno dello stack il puntatore alla locazione di memoria del parametro di formato. Se fossimo in grado di far puntare quel puntatore all’area di memoria che ci interessa, potremmo dare quell’indirizzo al formato parametro "%s" così che, invocando la printf, questa leggerà la memoria da quell’indirizzo fino a che non trova un carattere terminatore 0’.

Utilizzando ad esempio la seguenti stringa di formato:

la sequenza di "%08x" incrementa il puntatore interno della format function verso il top dello stack. Dopo alcuni di questi incrementi, lo stack pointer punterà esattamente allindirizzo della nostra format string. Con il giusto numero di %08x’ potremmo visualizzare la memoria codificata in ASCII da un qualsiasi indirizzo.

Bisogna quindi sostituire la parte iniziale della format string con un vero indirizzo.

Vogliamo leggere aree di memoria vicino a questo indirizzo 0x08480110’:

  • Per prima cosa bisogna codificare lindirizzo in una stringa a 32 bit secondo la regola little-endian.
  • lindirizzo "0x08480110" verrà quindi ribaltato e separato da caratteri speciali diventando: "\x10\x01\x48\x08"

La codifica dell’indirizzo scelto in una stringa a 32 bit "\x10\x01\x48\x08" dove il carattere "\x10" inserito in una stringa dice al compilatore di mettere un carattere esadecimale "0x10" nella posizione corrente.

Il carattere "\x" dice al compilatore di mettere il carattere esadecimanle "0x10" nella posizione corrente sullo stack. Altrimenti il valore ASCII salvato nella stringa sarebbe 1’ e 0’ i cui rispettivi valori ASCII sono 49’ e 48’, che risulterebbe errato.

Quindi la seguente invocazione andrà a leggere memoria dall’indirizzo che gli abbiamo fornito finché non raggiunge un NULL byte. Incrementando l’indirizzo di memoria dinamicamente possiamo mappare l’intera memoria di processo!

Scrivere un intero in qualsiasi locazione di memoria

La printf ha un altro parametro di formato molto interessante: "%n".

Con questo parametro il numero di caratteri scritti prima di lui verrà salvato nella variabile "i"! Quindi usando lo stesso metodo implementato per visualizzare il contenuto della memoria, possiamo andare a scrivere un intero praticamente ovunque. Basta sostituire "%n" al posto di "%s" ed il contenuto della cella "0x10014808" verrà sovrascritto. Lattaccante potrebbe quindi andare a cambiare certi flag che gli garantiscano il controllo o sovrascrivere celle con indirizzi di ritorno a nostro piacimento.