Ask The Expert
【Q&A】Webアプリのバッファオーバーフローとメモリリークの原因は?
質問:Webアプリケーションのメモリリークとバッファオーバーフローについて説明してください。また、具体的な例でこれらのテスト方法を教えてください。
これらはWebアプリケーションにとって厄介な問題だ。「Code Red」ワームのようなバッファオーバーフロー攻撃は、重大なデータセキュリティ問題やシステム侵入を引き起こした。
メモリリーク
まず、メモリリークから見ていくことにしよう。というのも、これはバッファオーバーフローの理解の一助になるからだ。メモリリークは、プログラマーがある種の変数にメモリ領域を動的に割り当て、プログラムの終了後にその領域を解放しない場合に起きる。その結果、システムが使用できる空きメモリが少なくなる。こういったメモリ損失を引き起こすプログラムや関数を繰り返し実行すると、最終的にシステムがクラッシュしたり、サービス不能になったりする。メモリ損失を引き起こす単純なコードの例を以下に示す。
int main(int argc, char **argv)
{
char * memoryA = new char[10];
memoryA [0] = 'A';
printf("%cn", memoryA [0]);
}
このプログラムは、10文字の配列を格納するためにmemoryAという変数にメモリを割り当てているが、メモリを明示的に解放していない。
メモリリークを防止するには、プログラマーは動的に割り当てられたメモリ領域が不要になった時点で、必ずその領域を解放しなければならない。単純なアプリケーションであれば、コードを1つずつ調べ、新規の演算子すべてについて対応する削除演算子(あるいはその言語固有の同等機能)が存在するかどうかを確認できる。複雑なプロジェクトであれば、メモリエラーを検出する「Purify」や「LeakTrace」などのアプリケーション診断ツールが必要になるだろう。また、アプリケーションのストレステストを実施し、メモリ消費をチェックすることも重要だ。
バッファオーバーフロー
バッファオーバーフローは、アプリケーションやシステムのクラッシュを引き起こすこともある。また、攻撃者がシステムに侵入して不正なプロセスを実行することを可能にする恐れもある。バッファオーバーフローは、プログラムまたはプロセスが、メモリバッファに設定された容量よりも多くのデータをバッファに格納しようとしたときに発生する。例えば、入力フォームからデータを送信できるWebアプリケーションの場合、ハッカーは、メモリバッファの容量よりも大きなデータを意図的に送信するのだ。バッファに入りきらないデータは隣接するメモリにあふれ出し、そこに格納された有効なデータを上書きする可能性がある。この場合、関数が終了したときに使用される戻りアドレスが上書きされることが多い。ハッカーは新しい戻りアドレスを書き込むことにより、システムをだまして自分のコードを実行させることができるのだ。
また、バッファオーバーフローエラーとメモリリークが比較的起きやすい言語とそうでない言語があることも知っておかねばならない。C/C++言語は、バッファに書き込まれたデータがそのバッファの境界内に収まっているかどうかチェックする仕組みを備えていない。このため、Windowsプログラマーはマイクロソフトの「strsafe.lib」と「strsafe.h」(Visual C++ .NET 2003に含まれている)を利用すべきである。strsafe.lib/strsafe.hは、安全な文字列操作関数のライブラリを使用する。一方、Javaで書かれたアプリケーションは、バッファオーバーフローとメモリリークの問題が起きにくい。Javaは強い型付け言語だからだ。しかし、Javaなどの「安全な」言語で書かれたアプリケーションでも、ほかの言語で書かれたサービスやライブラリとインタラクトしたときにバッファオーバーが起きる可能性がある。
バッファオーバーフロー問題を防ぐ最善の方法は、アプリケーションが受け取るすべての入力データの妥当性をチェックすることである。さらに、追加的なデータフィルタリングチェックも同時に行う独自の文字列コピー関数を記述しておくのも効果的だ。
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