Insecure Temporary File

ABSTRACT

創建和使用 insecure temporary file 會容易使應用程序和系統數據受到攻擊。

EXPLANATION

應用程序會非常頻繁地使用臨時文件，因此您可以使用多種不同的機制在 C 庫和 Windows(R) API 中創建臨時文件。而多數函數都很容易受到各種攻擊。

示例：以下代碼使用一個臨時文件，在它被處理之前用來存儲從網絡上收集到的中間數據。

...
if (tmpnam_r(filename)){
	FILE* tmp = fopen(filename,"wb+");
	while((recv(sock,recvbuf,DATA_SIZE, 0) > 0)&&(amt!=0))
		amt = fwrite(recvbuf,1,DATA_SIZE,tmp);
}
...

這種其他情況下無法標記的代碼很容易受到多種不同形式的攻擊，因為它靠一種不安全的方法來創建臨時文件。以下部分主要描述了由該函數和其他函數引入的漏洞。大部分與臨時文件創建有關的突出安全問題已經在基于 Unix 的操作系統上屢見不鮮，但是 Windows 應用程序同樣存在著這樣的風險。這部分對在 Unix 和 Windows 系統上創建臨時文件的問題進行了討論。

不同系統之間使用的方法和行為可能各不不同，但是被引入的基本風險則相差不大。針對創建臨時文件的安全方法，要了解有關安全的核心語言函數的信息及建議，請查看“建議”部分。

對于旨在幫助創建臨時文件的函數，可以根據它們是僅提供文件名還是實際打開新文件分成兩個組。

第 1 組 — “唯一的”文件名：

在第一組中，C 庫和 WinAPI 函數用來幫助創建一個臨時文件。它們可為程序隨后打開的新的臨時文件生成一個唯一的文件名。這組包含了諸如 tmpnam()、tempnam() 和 mktemp() 等 C 庫函數以及 C++ 中以 _（下劃線）開頭的相應函數和 Windows API 中的 GetTempFileName() 函數。這組函數在文件名的選擇方面很可能會在底層碰到 race condition。雖然函數可以保證在選擇文件時其文件名是唯一的，但是還無法防止其他進程或攻擊者在選擇文件后，而應用程序尚未嘗試打開該文件前的這段時間內創建一個同名文件。不止是由其他程序調用相同函數所引發的合法沖突，攻擊者還非常有可能創建一個惡意的沖突，因為這些函數創建的文件名沒有進行充分的隨機化，使其難以被攻擊者猜測。

如果使用選定的名稱創建文件，那么根據打開方式的不同，文件現有的內容或訪問權限可能會保持不變。如果文件的現有內容是惡意的，攻擊者可能會在應用程序從臨時文件中讀取數據時向程序中注入危險數據。如果攻擊者預先創建了一個能輕松獲取訪問權限的文件，那么可能會訪問、修改或破壞應用程序存儲在臨時文件里的數據。在基于 Unix 的系統上，如果攻擊者預先創建了一個作為另一個重要文件鏈接的文件，則可能會引發更加嚴重的攻擊。然后，如果應用程序被截短或向文件中寫入數據，那么它可能會在不知不覺中幫助攻擊者，為其執行各種惡意操作。如果程序再使用提高了的權限運行，那會使問題變得更加嚴重。

最后，最好的情況就是通過調用 open() 函數并使用 O_CREAT 和 O_EXCL 標記，或者調用 CreateFile() 函數并使用 CREATE_NEW 屬性來打開文件，這樣，如果文件已經存在，創建就會失敗，因此可以有效地防止如上所述的攻擊類型。然而，如果攻擊者可以準確預測一系列臨時文件名，那么可能會阻止應用程序打開必需的臨時存儲空間，導致 denial of service（DoS） 攻擊。如果僅從一小部分隨機數中選擇由這些函數生成的文件名，那么會很容易發動這種類型的攻擊。

第 2 組 — "唯一的" 文件：

在第二組中，C 庫函數通過生成唯一的文件名且打開這個文件，來解決一些與臨時文件有關的安全問題。這部分包含了像 tmpfile() 這樣的 C 庫函數和與之對應的以 _ （下劃線） 開頭的 C++ 函數，以及表現更為出色的 C 庫函數 mkstemp()。

tmpfile() 類型的函數構造了一個唯一的文件名，并且如果通過了 "wb+" 標記，就能使用與 fopen() 函數相同的方法（即二進制文件的讀/寫模式）打開文件。如果文件已存在，tmpfile() 將把文件的大小縮小為 0，也許能緩解前面提到的安全問題（唯一文件名的選擇與隨后打開所選文件之間的 race condition）。然而，該操作顯然不能解決函數的安全性問題。首先，攻擊者可以預先創建一個能輕松獲取訪問權限的文件，該文件可能會被用 tmpfile() 函數打開的文件保留。其次，在基于 Unix 的系統上，如果攻擊者預先創建了一個文件作為另一重要文件的鏈接，應用程序可能會使用提高了的權限去截短該文件，這樣就能按照攻擊者的意愿執行破壞。最后，如果 tmpfile() 創建了一個新文件，那么應用在該文件上的訪問權限在不同的操作系統間是不同的，因此，應用程序的數據極易受到攻擊，即便是攻擊者無法預測要使用的文件名。

最后，mkstemp() 函數是一種創建臨時文件的安全方法。它根據用戶提供的模板（該模板由一系列隨機生成的字符組成），嘗試創建或打開一個唯一的文件。如果它無法創建一個這樣的文件，則操作失敗，并返回 -1。在最新的系統中，文件使用 0600 模式打開，這就意味著文件不會被篡改，除非用戶直接更改其訪問權限。然而，mkstemp() 仍然會受到使用可預測文件名的威脅，且如果攻擊者通過猜測和預先創建將要使用的文件名的文件，而導致 mkstemp() 函數失效，將使應用程序極易受到 denial of service 攻擊。

REFERENCES

[1] .NET System.Security.Cryptography:Random Number Generation Microsoft

[2] BeeCrypt

[3] Crypt++

[4] CryptLib

[5] CryptoAPI:CryptGenRandom() Microsoft

[6] Standards Mapping - Common Weakness Enumeration - (CWE) CWE ID 377

[7] OpenSSL

[8] RtlGenRandom() Microsoft

[9] B. Schneier Yarrow:A secure pseudorandom number generator

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