Use After Free (UAF)

Use After Free (UAF)

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Use After Free (UAF) 취약점은 프로그램이 메모리를 해제한 후에도 해당 메모리 위치를 계속 사용하는 경우 발생하는 보안 취약점이다.

 

운영 체제는 메모리를 효율적으로 사용하기 위해 동일한 크기의 메모리를 재할당할 때 종종 이전에 해제된 메모리 영역을 재사용한다. 만약 메모리를 해제하는 과정에서 데이터가 제대로 지워지지 않으면, 재할당된 포인터가 이전 데이터를 참조하게 되어 문제가 발생한다.

 

다음은 UAF 취약점을 설명하는 간단한 C++ 예제다.

#include <iostream>
#include <cstring>

class Vulnerable {
public:
    char* data;

    Vulnerable(size_t size) {
        data = new char[size];
    }

    ~Vulnerable() {
        delete[] data;
    }

    void useData() {
        std::cout << "Data: " << data << std::endl;
    }
};

int main() {
    Vulnerable* obj = new Vulnerable(10);
    strcpy(obj->data, "Hello");

    delete obj; // 메모리 해제

    obj->useData(); // UAF: 해제된 후 메모리 사용

    return 0;
}

1. 할당: Vulnerable 클래스의 data 포인터에 동적으로 메모리가 할당된다.
2. 사용: data에 문자열이 저장되고 출력된다.
3. 해제: delete를 사용하여 메모리가 해제된다.
4. Use After Free: 프로그램이 해제된 메모리를 사용하려고 시도하며, 이는 정의되지 않은 동작을 초래하고 잠재적인 보안 위험을 야기한다.

 

이러한 결함은 임의 코드 실행이나 권한 상승과 같은 심각한 문제로 이어질 수 있다. 이는 재할당된 메모리가 이전 사용 시의 데이터를 여전히 포함하고 있을 때, 악의적인 행위자가 이를 악용할 수 있기 때문이다.

 

다음은 UAF 취약점을 방지하는 방법이다.

1. 포인터 초기화: 메모리를 해제한 후 포인터를 nullptr로 설정하여 해제된 메모리를 참조하지 않도록 한다.

delete obj;
obj = nullptr;

2. 스마트 포인터 사용: C++의 스마트 포인터(std::unique_ptr와 std::shared_ptr)를 사용하여 메모리를 자동으로 관리하도록 한다.

#include <memory>

class Safe {
public:
    std::unique_ptr<char[]> data;

    Safe(size_t size) {
        data = std::make_unique<char[]>(size);
    }

    void useData() {
        std::cout << "Data: " << data.get() << std::endl;
    }
};

int main() {
    auto obj = std::make_unique<Safe>(10);
    strcpy(obj->data.get(), "Hello");
    obj->useData();

    // 수동으로 delete할 필요 없음, unique_ptr이 메모리를 관리함
    return 0;
}

3. RAII (Resource Acquisition Is Initialization): 이는 C++에서 객체의 생성자와 소멸자에 리소스 할당 및 해제 코드를 구현하여 메모리 누수를 방지하는 메모리 관리 기술이다. 이를 통해 UAF 취약점을 방지할 수 있다.

#include <iostream>
#include <memory>

class RAII {
public:
    std::unique_ptr<char[]> data;

    RAII(size_t size) {
        data = std::make_unique<char[]>(size);
    }

    void useData() {
        std::cout << "Data: " << data.get() << std::endl;
    }
};

int main() {
    {
        RAII obj(10);
        strcpy(obj.data.get(), "Hello");
        obj.useData();
        // obj가 범위를 벗어나면 메모리가 자동으로 해제됨
    }

    // obj가 범위를 벗어났으므로 UAF 발생 가능성 없음

    return 0;
}