تعد ثغرات TOCTOU من بين أخطر الثغرات الموصوفة في تعداد نقاط الضعف الشائعة CWE-377. أنها تتطلب احتياطات خاصة.
بناءً على مناقشة ” CWE-377 – الملفات المؤقتة غير الآمنة وكيفية تجنبها “، من المهم التعمق في الثغرة الأمنية الخبيثة التي يمكن أن تنشأ في هذا السياق: TOCTOU (وقت التحقق من وقت الاستخدام) . تحدث ثغرات TOCTOU عندما تكون هناك فجوة زمنية بين التحقق من صحة المورد (مثل الملف) واستخدامه اللاحق. يمكن للجهات الفاعلة الضارة استغلال هذه الثغرة الأمنية، خاصة مع الملفات المؤقتة، مما يتسبب في حدوث انتهاكات أمنية خطيرة.
تتناول مقالة المتابعة هذه كيفية ظهور شروط TOCTOU في التطبيقات، خاصة عند إدارة الملفات المؤقتة. تتناول المقالة أيضًا استراتيجيات التخفيف من هذه المخاطر لضمان تطوير تطبيق قوي وآمن.
فهم TOCTOU في سياق CWE-377
TOCTOU (من وقت الفحص إلى وقت الاستخدام) هو نوع من حالات السباق التي تحدث عندما يتم فحص حالة المورد (مثل ملف أو ذاكرة أو متغير) (التحقق من صحتها أو التحقق منها) ثم استخدامها (تعديلها أو الوصول إليها) في خطوات منفصلة. إذا تمكن أحد المهاجمين من الوصول إلى المورد وتعديله بين هاتين الخطوتين، فيمكنه استغلال هذه الثغرة الأمنية لبدء سلوك ضار أو تعريض أمان التطبيق للخطر.
TOCTOU للملفات المؤقتة
فيما يتعلق بإنشاء الملفات المؤقتة، تنشأ ثغرات TOCTOU عندما يتحقق أحد البرامج من وجود ملف مؤقت ثم يفتحه أو ينشئه. إذا تمكن أحد المهاجمين من إنشاء ملف بنفس الاسم في الوقت بين هذه العمليات، فيمكنه التحكم في محتويات الملف أو خصائصه، والتي يفترض البرنامج أن إنشائها أو الوصول إليها آمن.
دعونا نلقي نظرة على تسلسل العمليات كمثال:
- يتحقق البرنامج من وجود ملف مؤقت (مثل tempfile.txt) بالفعل.
- إذا كان الملف غير موجود، سيقوم البرنامج بإنشائه – افتحه إذا لزم الأمر.
إذا قام أحد المهاجمين بإنشاء ملف باسم tempfile.txt بين الوقت الذي يتحقق فيه التطبيق من التطبيق ويقوم بإنشاء ملف مؤقت، فقد يتفاعل البرنامج عن غير قصد مع ملف المهاجم بدلاً من الملف الشرعي والآمن. يمكن أن يؤدي هذا إلى مشكلات مثل الوصول غير المصرح به إلى البيانات أو الفساد أو تصعيد الامتيازات.
تكمن نقطة الضعف هنا بالضبط بين أوقات استدعاء الطريقة exists()للتحقق من وجود الملف واستدعاء createNewFile()إنشاء الملف بالفعل. يمكن للمهاجمين استغلال الفجوة الزمنية بين استدعاءات الطريقتين لإدخال ملف خاص بهم، يحتمل أن يكون خطيرًا يسمى tempfile.txt.
استغلال TOCTOU في الملفات المؤقتة
يمكن للمهاجمين استغلال ثغرات TOCTOU بعدة طرق:
الإنشاء المسبق للملف: يقوم المهاجم بإنشاء ملف بنفس اسم الملف المؤقت المقصود في دليل يمكن للتطبيق الوصول إليه. إذا كانت أذونات الملف ضعيفة، فيمكن للمهاجم التحكم في محتويات هذا الملف.
هجوم الارتباط الرمزي: يمكن للمهاجم إنشاء رابط رمزي (ارتباط رمزي) يشير إلى ملف حساس (مثل /etc/passwd) بنفس اسم الملف المؤقت. إذا حاول البرنامج الكتابة إلى الملف المؤقت أو القراءة منه، فقد يصل إلى الملف السري بدلاً من ذلك، مما قد يؤدي إلى تلف البيانات أو تسرب المعلومات.
تصعيد الامتيازات: إذا تم تشغيل برنامج بامتيازات مرتفعة (على سبيل المثال، كجذر)، فيمكن للمهاجم استغلال حالة سباق TOCTOU لتعديل الملفات أو البيانات التي لا يُسمح له بالوصول إليها أو تعديلها.
منع نقاط الضعف TOCTOU في جافا
لمنع ثغرات TOCTOU، خاصة عند التعامل مع الملفات المؤقتة، يجب على المطورين اتباع العديد من أفضل الممارسات التي تقلل من مخاطر حالة السباق:
1. استخدم العمليات الذرية
ترتبط العمليات النووية ارتباطًا وثيقًا. وهي إما تكتمل تمامًا أو لا تحدث على الإطلاق، مما لا يترك للمهاجم أي فرصة للتدخل. طريقة Java File.createTempFile()ذرية عند إنشاء ملفات مؤقتة. وهذا يعني أن إنشاء الملف وإنشاء الاسم يتم في خطوة واحدة، مما يؤدي إلى إلغاء الإطار الزمني النموذجي لـ TOCTOU.
File.createTempFile()يضمن أن الملف له اسم فريد ويتم إنشاؤه بشكل آمن دون تعريض التطبيق لظروف السباق.
2. استخدام الدلائل الآمنة
يجب وضع الملفات المؤقتة في دليل خاص وآمن لا يمكن للمستخدمين الآخرين الوصول إليه. وهذا يحد بشكل كبير من قدرة المهاجمين على استغلال ثغرات TOCTOU لأنهم لا يستطيعون بسهولة تخزين الملفات أو معالجتها في هذه الدلائل.
3. استخدام الملفات والمسار (NIO.2 API)
توفر واجهة برمجة تطبيقات NIO.2 الخاصة بـ Java (java.nio.file) آليات متقدمة لمعالجة الملفات، بما في ذلك عمليات الملفات الذرية. على سبيل المثال، يسمح بإنشاء Files.createTempFile()ملفات ذرية ذات سمات ملف قابلة للتخصيص، مثل الأذونات الآمنة، والتي يمكن أن تقلل بشكل أكبر من مخاطر ثغرات TOCTOU.
يجمع هذا الأسلوب بين إنشاء ملف ذري وأذونات ملف مقيدة، مما يقلل من حدوث ثغرات TOCTOU والمخاطر الأمنية المحتملة الأخرى.
خاتمة
تشكل ثغرات TOCTOU خطرًا أمنيًا كبيرًا عند التعامل مع الملفات المؤقتة، خاصة إذا تم إنشاء هذه الملفات بطريقة غير آمنة أو غير ذرية. المفتاح لتجنب هذه الثغرات الأمنية هو إزالة الفجوة بين وقت التحقق ووقت الاستخدام، عادةً عن طريق استخدام طرق إنشاء الملفات الذرية – مثل تلك الخاصة بواجهات برمجة التطبيقات الآمنة مثل File.createTempFile()أو Files.createTempFile().
ومن خلال فهم المخاطر المرتبطة بظروف سباق TOCTOU واتباع أفضل الممارسات، يمكن للمطورين التأكد من قدرة تطبيقات Java الخاصة بهم على مقاومة هذه الهجمات والحفاظ على سلامة البرنامج وأمانه.
