Крис Касперский - ТЕХНИКА СЕТЕВЫХ АТАК

Ни у кого не вызывает удивления способность некорректно работающей программы, исполняющейся с наивысшими привилегиями, пустить злоумышленника в систему. Но возможно ли пользовательскому приложению захватить контроль над системой? Можно ли получить доступ к остальным пользовательским процессам? Вопросы не так глупы, как кажется.

Невозможно написать защищенную операционную систему без соответствующей аппаратной поддержки со стороны процессора. Иначе, очередная выполняемая инструкция может нейтрализовать или блокировать программный защитный механизм. Первые версии UNIX исполняли все задачи в одном адресном пространстве, и одна из них могла «дотянуться» до другой и произвольным образом вмешаться в ее работу. Современные микропроцессоры спроектированы с учетами требований безопасности и поддерживают логические адресные пространства, обеспечивают защиту отдельных регионов памяти и имеют, так называемые, «кольца защиты». С каждым кольцом связан набор инструкций определенных привилегий, подобранных таким образом, чтобы код, исполняющийся в менее привилегированном кольце, не мог повлиять на более привилегированное. Поэтому, в правильно спроектированной операционной системе при условии отсутствия ошибок реализации, пользовательский код не может получить привилегированного доступа.

На самом деле, это очень упрошенная схема. Если бы менее привилегированный код не мог вызывать более привилегированный, то никакое бы пользовательское приложение не могло бы обращаться к операционной системе, исполняющейся в кольце с наивысшими привилегиями. Значит, должен существовать механизм вызова привилегированного кода из непривилегированного кольца.

А это автоматически разрушает всю стройную пирамиду безопасности. Если пользовательский код сможет передать управление на требуемые ему команды (или подпрограммы) привилегированного кода, то все кольца защиты слетят к черту. Так ли на самом деле надежна UNIX или это только кажется?

Минимальной единицей исполнения в UNIX является процесс. Процесс (в простейшем определении) это последовательность операций выполнения программы. Но кроме машинных инструкций еще существуют данные и стек, причем каждый процесс выполняется в собственном адресном пространстве. Поэтому, технически более правильно говорить о процессе, как экземпляре выполняемой программы.

Каждый процесс в UNIX обладает собственным адресным пространством, набором регистров процессора и стеком, - все они определяют состояние процессора, иначе называемое контекстом. В адресном пространстве расположены: сегмент [111]исполняемого кода (в терминологии UNIX называемый «текстом» - text), сегмент данных (BSS - сокращение, позаимствованное из ассемблера для компьютера IBM 7090, расшифровывающиеся как " block started by symbol " - блок, начинающийся с символа) и сегмента стека (STACK). Сегменты “text” и “BSS” соответствуют одноименным секциям исполняемого файла, а сегмент стека формируется операционной системой автоматически, при создании процесса.

Названия секций “text” и “BBS” благополучно перекочевали в среду Windows. Убедиться в этом можно, запустив утилиту dumpbin (входит в SDK, поставляемый с любым Windows-компилятором), например, таким образом:

Процессы UNIX могут исполняться в одном из двух режимов - режиме задачи и режиме ядра. Для обеспечения безопасности каждым из режимов используется свой собственный стек. Возникает вопрос, - каким образом системная функция получает аргументы, если они остаются в стеке задачи?

Понять это можно, разобравшись в механизме переключения из режима задачи в режим ядра. В UNIX для перехода в привилегированный режим используются прерывания. Инструкция, вызывающая прерывание, автоматически переводит процессор в привилегированный режим и передает управление подпрограмме обработки прерывания. Существует специальная таблица прерываний (доступная только ядру операционной системы) в которой индекс каждой ячейки численно равен номеру прерывания и содержит адрес, на который будет передано управление в случае возникновения данного прерывания. Более подробно о прерываниях можно прочитать в любой толковой книге по ассемблеру и технической документации процессора.