原作者：Sean Cassidy 原作者Twitter：@ex509 原作者博客：http://blog.existentialize.com 來源：http://blog.existentialize.com/diagnosis-of-the-openssl-heartbleed-bug.html
當我分析GnuTLS的漏洞的時候，我曾經說過，那不會是我們看到的最后一個TLS棧上的嚴重bug。然而我沒想到這次OpenSSL的bug會如此嚴重。
OpenSSL“心臟出血”漏洞是一個非常嚴重的問題。這個漏洞使攻擊者能夠從內存中讀取多達64 KB的數據。一些安全研究員表示：
無需任何特權信息或身份驗證，我們就可以從我們自己的（測試機上）偷來X.509證書的私鑰、用戶名與密碼、聊天工具的消息、電子郵件以及重要的商業文檔和通信等數據。
這一切是如何發生的呢？讓我們一起從代碼中一探究竟吧。
請看ssl/dl_both.c，漏洞的補丁從這行語句開始：
#!cpp
int
dtls1_process_heartbeat(SSL *s)
{
unsigned char *p = &s->s3->rrec.data[0], *pl;
unsigned short hbtype;
unsigned int payload;
unsigned int padding = 16; /* Use minimum padding */
一上來我們就拿到了一個指向一條SSLv3記錄中數據的指針。結構體SSL3_RECORD的定義如下（譯者注：結構體SSL3_RECORD不是SSLv3記錄的實際存儲格式。一條SSLv3記錄所遵循的存儲格式請參見下文分析）：
#!cpp
typedef struct ssl3_record_st
{
int type; /* type of record */
unsigned int length; /* How many bytes available */
unsigned int off; /* read/write offset into 'buf' */
unsigned char *data; /* pointer to the record data */
unsigned char *input; /* where the decode bytes are */
unsigned char *comp; /* only used with decompression - malloc()ed */
unsigned long epoch; /* epoch number, needed by DTLS1 */
unsigned char seq_num[8]; /* sequence number, needed by DTLS1 */
} SSL3_RECORD;
每條SSLv3記錄中包含一個類型域（type）、一個長度域（length）和一個指向記錄數據的指針（data）。我們回頭去看dtls1_process_heartbeat：
#!cpp
/* Read type and payload length first */
hbtype = *p++;
n2s(p, payload);
pl = p;
SSLv3記錄的第一個字節標明了心跳包的類型。宏n2s從指針p指向的數組中取出前兩個字節，并把它們存入變量payload中——這實際上是心跳包載荷的長度域（length）。注意程序并沒有檢查這條SSLv3記錄的實際長度。變量pl則指向由訪問者提供的心跳包數據。
這個函數的后面進行了以下工作：
#!cpp
unsigned char *buffer, *bp;
int r;
/* Allocate memory for the response, size is 1 byte
* message type, plus 2 bytes payload length, plus
* payload, plus padding
*/
buffer = OPENSSL_malloc(1 + 2 + payload + padding);
bp = buffer;
所以程序將分配一段由訪問者指定大小的內存區域，這段內存區域最大為 (65535 + 1 + 2 + 16) 個字節。變量bp是用來訪問這段內存區域的指針。
#!cpp
/* Enter response type, length and copy payload */
*bp++ = TLS1_HB_RESPONSE;
s2n(payload, bp);
memcpy(bp, pl, payload);
宏s2n與宏n2s干的事情正好相反：s2n讀入一個16 bit長的值，然后將它存成雙字節值，所以s2n會將與請求的心跳包載荷長度相同的長度值存入變量payload。然后程序從pl處開始復制payload個字節到新分配的bp數組中——pl指向了用戶提供的心跳包數據。最后，程序將所有數據發回給用戶。那么Bug在哪里呢？
如果用戶并沒有在心跳包中提供足夠多的數據，會導致什么問題？比如pl指向的數據實際上只有一個字節，那么memcpy會把這條SSLv3記錄之后的數據——無論那些數據是什么——都復制出來。
很明顯，SSLv3記錄附近有不少東西。
說實話，我對發現了OpenSSL“心臟出血”漏洞的那些人的聲明感到吃驚。當我聽到他們的聲明時，我認為64 KB數據根本不足以推算出像私鑰一類的數據。至少在x86上，堆是向高地址增長的，所以我認為對指針pl的讀取只能讀到新分配的內存區域，例如指針bp指向的區域。存儲私鑰和其它信息的內存區域的分配早于對指針pl指向的內存區域的分配，所以攻擊者是無法讀到那些敏感數據的。當然，考慮到現代malloc的各種神奇實現，我的推斷并不總是成立的。
當然，你也沒辦法讀取其它進程的數據，所以“重要的商業文檔”必須位于當前進程的內存區域中、小于64 KB，并且剛好位于指針pl指向的內存塊附近。
研究者聲稱他們成功恢復了密鑰，我希望能看到PoC。如果你找到了PoC，請聯系我。
修復代碼中最重要的一部分如下：
#!cpp
/* Read type and payload length first */
if (1 + 2 + 16 > s->s3->rrec.length)
return 0; /* silently discard */
hbtype = *p++;
n2s(p, payload);
if (1 + 2 + payload + 16 > s->s3->rrec.length)
return 0; /* silently discard per RFC 6520 sec. 4 */
pl = p;
這段代碼干了兩件事情：首先第一行語句拋棄了長度為0的心跳包，然后第二步檢查確保了心跳包足夠長。就這么簡單。
我們能從這個漏洞中學到什么呢？
我是C的粉絲。這是我最早接觸的編程語言，也是我在工作中使用的第一門得心應手的語言。但是和之前相比，現在我更清楚地看到了C語言的局限性。
從GnuTLS漏洞和這個漏洞出發，我認為我們應當做到下面三條：
花錢請人對像OpenSSL這樣的關鍵安全基礎設施進行安全審計；
為這些庫寫大量的單元測試和綜合測試；
開始在更安全的語言中編寫替代品。
考慮到使用C語言進行安全編程的困難性，我不認為還有什么其他的解決方案。我會試著做這些，你呢？
作者簡介：Sean是一位關于如何把事兒干好的軟件工程師。現在他在Squadron工作。Squadron是一個專為SaaS應用程序準備的配置與發布管理工具。
測試版本的結果以及檢測工具：
OpenSSL 1.0.1 through 1.0.1f (inclusive) are vulnerable
OpenSSL 1.0.1g is NOT vulnerable
OpenSSL 1.0.0 branch is NOT vulnerable
OpenSSL 0.9.8 branch is NOT vulnerable