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面试题:C语言静态代码分析工具对缓冲区溢出漏洞挖掘的关键技术点

在C语言程序中,缓冲区溢出是一种常见且危险的安全漏洞。请详细阐述静态代码分析工具在挖掘缓冲区溢出漏洞时所涉及的关键技术,如数据流分析、控制流分析等技术是如何协同工作的,并举例说明一个复杂的C代码场景下,静态代码分析工具如何定位缓冲区溢出风险点。
15.6万 热度难度
编程语言C

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试

关键技术及协同工作原理

  1. 数据流分析
    • 原理:追踪程序中数据的流动路径,分析变量从定义到使用过程中的值变化情况。在缓冲区溢出检测中,它关注缓冲区相关变量的赋值、传递等操作,比如数组的初始化、数据写入操作等。例如,若一个数组被定义为int arr[10],数据流分析会跟踪哪些操作向arr中写入数据,以及写入的数据量是否可能超出其边界。
    • 作用:确定哪些数据会进入缓冲区,以及数据的来源和去向,为判断是否会发生溢出提供数据层面的依据。
  2. 控制流分析
    • 原理:分析程序执行过程中可能的路径,根据条件语句(如if - else)、循环语句(如forwhile)等结构确定程序在不同情况下的执行走向。在缓冲区溢出检测里,它能识别出在哪些条件下可能对缓冲区进行操作,例如在一个while循环中对数组进行写入操作,控制流分析可确定循环的终止条件以及循环执行的次数范围。
    • 作用:明确在不同程序执行路径下,缓冲区操作的时机和次数,结合数据流分析,判断是否存在超出缓冲区边界的风险。
  3. 协同工作:数据流分析提供数据值的信息,控制流分析提供程序执行路径的信息。两者协同工作时,先通过控制流分析确定程序可能执行的路径,然后在每条路径上利用数据流分析来检查缓冲区相关操作是否安全。例如,在一个带有条件判断和循环的代码段中,控制流分析确定循环的执行次数和条件分支,数据流分析检查在这些情况下对缓冲区的写入是否会导致溢出。

复杂C代码场景及漏洞定位示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void complexFunction(char *input) {
    char buffer[10];
    int len = strlen(input);
    if (len > 5) {
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            buffer[i] = input[i];
        }
    }
    printf("%s\n", buffer);
}

int main() {
    char largeInput[] = "123456789012345";
    complexFunction(largeInput);
    return 0;
}
  1. 静态代码分析过程
    • 控制流分析:首先分析complexFunction函数中的控制流。发现存在一个if条件判断if (len > 5),以及内部的for循环for (int i = 0; i < len; i++)。控制流分析确定在len > 5时,会进入循环对buffer进行写入操作,并且循环次数由len决定。
    • 数据流分析:接着进行数据流分析。len的值通过strlen(input)获取,在main函数中input被赋值为largeInput,其长度大于10。在循环中,buffer[i] = input[i]语句将input的数据写入buffer。由于len(大于10)可能导致i超出buffer的边界(buffer大小为10),数据流分析识别出这一潜在的缓冲区溢出风险。
  2. 风险点定位:静态代码分析工具通过上述控制流和数据流分析的协同工作,能够定位到complexFunction函数中for循环内的buffer[i] = input[i]语句为缓冲区溢出风险点,因为在len > 5的情况下,i可能超出buffer数组的边界,从而导致缓冲区溢出。