Comment fonctionnent les attaques par débordement de mémoire tampon ? Les coulisses du piratage informatique

Comment les pirates informatiques attaquent-ils les systèmes à l’aide de virus et de logiciels malveillants ? Parfois, il s’agit d’un ransomware ; parfois, il s’agit d’une attaque qui consomme les exigences de votre système. Le débordement de mémoire tampon est l’une de ces méthodes d’attaque, mais qu’est-ce que c’est en réalité ? Comment ces attaques fonctionnent-elles ?

Qu’est-ce qu’un débordement de mémoire tampon ?

Qu’est-ce qu’une mémoire tampon et une pile ? La mémoire tampon est un champ dans lequel les informations que vous donnez à votre ordinateur attendent avant d’atteindre la mémoire. Le rappel des données de la mémoire est une opération fastidieuse pour le système. Par conséquent, lorsqu’il y a suffisamment d’espace dans la zone tampon, vous appelez les données directement à partir de cette zone. Les performances de votre appareil s’en trouvent améliorées. Bien entendu, lorsque l’espace disponible pour la mémoire tampon est plein, il devient nécessaire de l’écrire en mémoire.

La pile est essentiellement une structure de données dans laquelle les opérations de push (ajout) et de pop (retrait) de données ont lieu. Les concepts de tampon et de pile sont assez similaires ; cependant, le tampon fonctionne comme une pile qui stocke temporairement les données entrantes.

Les débordements de mémoire tampon peuvent être un sujet difficile, mais comme leur nom l’indique, ils se produisent lorsqu’il y a une surcharge de données. Par exemple, vous souhaitez vous connecter à un système. Les développeurs peuvent allouer 250 octets d’espace pour le nom d’utilisateur. Si vous entrez 300 octets de données, la mémoire tampon déborde. Ce débordement peut affecter d’autres données dans la mémoire et causer des dommages.

C’est une bonne chose pour les pirates informatiques. Les cybercriminels peuvent combiner ce désordre avec différents vecteurs d’attaque, par exemple pour pirater le système et se connecter en tant qu’administrateur.

Pour comprendre le débordement de mémoire tampon, les principaux sujets que vous devez connaître sont l’architecture interne de l’unité centrale, les registres de mémoire et la manière dont la mémoire traite les données. Voici quelques termes relatifs à l’unité centrale que vous devez connaître.

Les fondements de la théorie de la mémoire

Sans comprendre la théorie de la mémoire, il peut être difficile d’aborder les problèmes de débordement de mémoire tampon dans la pratique. C’est un peu comme si on essayait de construire une maison sans savoir comment faire un mur.

Imaginez que vous vouliez exécuter un débordement de mémoire tampon du point de vue d’un pirate informatique. Pour cela, vous devez manipuler la mémoire et faire en sorte que le processeur exécute votre code. Si vous étiez quelqu’un de mal intentionné, votre objectif serait de surcharger la mémoire et de manipuler des zones de mémoire contiguës.

Mais tout d’abord, vous devez vous concentrer sur les concepts de tas, de pile et de segment de texte.

Pendant la création de la pile, la mémoire utilise les adresses de mémoire haute. Les adresses mémoire élevées correspondent à la zone de mémoire étendue. Ensuite, les valeurs des adresses commencent à diminuer. La pile de mémoire utilise une méthode appelée LIFO (Last In, First Out) lors de l’utilisation de la mémoire. Les variables de la mémoire de la pile ne sont valables que dans le champ d’application dans lequel elles sont définies. Si elles se trouvent en dehors de cette portée, une erreur se produit.

La mémoire de pile, quant à elle, fonctionne de manière dynamique et n’a pas besoin de commencer à des adresses élevées. Il n’y a pas de limite définie pour la mémoire de tas ; toutes les limites sont fixées par le système d’exploitation. Il est possible de modifier la mémoire de tas de manière dynamique et ces limites peuvent changer en fonction des besoins de l’utilisateur pendant l’utilisation de la mémoire de tas. Les limites de la mémoire vive dépendent de facteurs déterminés par le système d’exploitation et le matériel. En d’autres termes, elle offre une utilisation dynamique à l’intérieur de ces limites.

Le segment de texte contient le code du programme et les segments de données contiennent les données globales. Les adresses élevées partagent entre elles la pile et le tas de mémoire. Le système alloue ces deux mémoires au moment de l’exécution.

Pour mieux comprendre le débordement de mémoire tampon, vous devez examiner les registres de données à usage général que votre architecture informatique utilise pour stocker les données. Au lieu d’analyser chaque enregistrement individuellement, concentrez-vous sur l’essentiel.

• ESP (Extended Stack Pointer) : Ce registre contient l’adresse du sommet de la pile.
• EBP (Extended Base Pointer) : Ce registre contient le pointeur de base.
• EIP (Extended Instruction Pointer) : Et ce registre contient l’adresse de la prochaine instruction à exécuter.

Ces termes techniques peuvent sembler un peu confus, mais imaginez tous ces éléments comme de petites partitions de la mémoire.

Comment fonctionnent les attaques par débordement de mémoire tampon ?

Lorsque vous ajoutez de nouvelles données à une pile, ces données sont placées en haut de la pile. Toutes les nouvelles données sont ensuite déplacées vers le bas. L’ESP se trouve au sommet de la pile. Dans ce cas, l’ESP va donc à une adresse mémoire inférieure. Imaginez que les données ajoutées ci-dessus poussent l’ESP vers le bas.

Lorsqu’un programme commence à s’exécuter, le système crée un cadre de pile avec des variables locales. L’objectif principal d’une attaque par débordement de mémoire tampon est d’obtenir l’accès à l’adresse EIP ou adresse de retour. Un pirate ayant accès à cette adresse peut la faire pointer vers n’importe quel code malveillant qu’il souhaite, ce qui affectera alors l’ensemble du système.

Avec chaque nouveau bit de données, la pile croît vers l’EBP. La vraie question est la suivante : si nous entrons trop de données, pouvons-nous pousser l’EBP vers l’EIP ? De cette façon, les données ou le code que vous voulez se trouvent sur l’EIP et vous pouvez voir les résultats que vous voulez. Il ne reste plus qu’à l’exécuter. Lorsque vous exécutez le programme, il pointe vers votre code EIP et commence à s’exécuter. Ainsi, si vous êtes un pirate informatique, vous aurez réalisé votre première attaque par débordement de mémoire tampon.

Pour prendre l’exemple sous un angle différent, vous pouvez considérer des liquides de différentes densités, appelés ESP, EBP et EIP, dans un récipient. Imaginons que l’ESP se trouve en haut du récipient parce que sa densité est plus faible. Tout comme l’huile d’olive et l’eau, ils ne doivent pas se mélanger. Le code malveillant est donc un autre liquide – lorsque vous l’ajoutez au conteneur, il perturbe cet équilibre, déplace un peu de liquide et se mélange à l’EIP. Cela indique un dépassement de tampon.

Comment se protéger contre les attaques par débordement de mémoire tampon ?

Comment empêcher cela de se produire ?

Tout d’abord, il est important d’adopter de bonnes pratiques de codage tout au long du processus de développement du logiciel afin de minimiser les vulnérabilités en matière de sécurité. Un code soigneusement écrit peut réduire la probabilité de débordements de mémoire tampon.

Une autre étape consiste à utiliser des mécanismes de défense permettant de surveiller les régions de la mémoire, de vérifier les limites des tampons et de détecter les attaques. Enfin, vous devez régulièrement mettre à jour les systèmes et appliquer des correctifs. Les mises à jour qui corrigent les vulnérabilités rendent plus difficile l’exploitation des vulnérabilités connues par les attaquants. En outre, l’utilisation d’outils de défense tels que des logiciels et des pare-feu constitue une couche de sécurité supplémentaire.

Prendre des mesures contre les débordements de mémoire tampon

Les attaques par débordement de mémoire tampon constituent une menace importante pour votre cybersécurité et il est naturellement important de prendre des précautions contre ces attaques. Heureusement, il est possible de bloquer ces attaques et de renforcer les mécanismes de défense. De nombreuses bonnes pratiques de sécurité, comme la mise à jour des logiciels pour corriger les correctifs, aident à se protéger contre ces attaques, ainsi que contre d’autres vulnérabilités.

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