Tìm hiểu về lỗi Overflow | Cách nhận biết và khắc phục lỗi Overflow

Overflow nói chung hay Buffer Overflow nói riêng là những lỗi rất phổ biến trong lĩnh vực an ninh máy tính và lập trình. Không chỉ làm ứng dụng mất dữ liệu, dừng hoạt động mà chúng còn ẩn chứa nhiều rủi ro bảo mật khác khiến cho hacker dễ dàng tấn công. Để hiểu rõ hơn về lỗi Overflow, cụ thể Buffer Overflow cũng như cách nhận biết và khắc phục như thế nào, hãy cùng theo dõi ngay trong bài viết dưới đây nhé!

Tìm hiểu Overflow là gì?

Overflow hay còn gọi là lỗi tràn, một thuật ngữ trong ngành Công nghệ thông tin. Trong máy tính, lỗi tràn bộ nhớ xảy ra khi chương trình nhận được một số, giá trị hoặc biến nằm ngoài phạm vi xử lý. Đây là lỗi khá phổ biến trong các chương trình, đặc biệt là khi giao dịch với số nguyên, hay các loại số khác của các biến.

Các loại lỗi Overflow hiện nay

Overflow là một lỗi trong lập trình khi một biến hoặc một bộ nhớ đang chứa một giá trị quá lớn để được xử lý bởi hệ thống. Các loại lỗi Overflow phổ biến hiện nay bao gồm:

• Buffer Overflow: Đây là loại lỗi khi một chương trình cố gắng ghi vào một vùng nhớ quá giới hạn mà nó được phép ghi. Điều này có thể dẫn đến việc ghi đè lên các dữ liệu khác hoặc gây ra lỗi hệ thống.
• Integer Overflow: Là lỗi xảy ra khi một số nguyên được lưu trữ trong một biến có giới hạn kích thước và vượt quá giới hạn này, dẫn đến mất mát dữ liệu hoặc sự sai lệch giá trị.
• Stack Overflow: Xảy ra khi một chương trình cố gắng thực hiện quá nhiều thủ tục lồng nhau và dẫn đến việc đầy bộ nhớ stack. Kết quả là chương trình sẽ bị crash hoặc thậm chí có thể bị khai thác để thực hiện tấn công.
• Heap Overflow: Đây là lỗi xảy ra khi một chương trình cố gắng cấp phát quá nhiều bộ nhớ trên heap và dẫn đến việc đầy bộ nhớ heap. Kết quả là chương trình sẽ bị crash hoặc thậm chí có thể bị khai thác để thực hiện tấn công.

>>> Có thể bạn quan tâm: Imunify360 là gì? Cách hoạt động & Tính năng của Imunify360

Tìm hiểu về lỗi Buffer Overflow

Buffer Overflow là một trong những lỗi phổ biến trong lập trình, để tìm hiểu kỹ hơn về lỗi này thì bạn hãy tiếp tục bài viết nhé!

Định nghĩa lỗi Buffer Overflow

Lỗi Buffer overflow hiểu theo nghĩa Tiếng Việt là lỗi tràn bộ nhớ đệm hay lỗi tràn bộ đệm. Đây là lỗi thường xảy ra khi người dùng gửi một lượng lớn dữ liệu tới server ứng dụng, kết quả là dữ liệu có thể đè lên các bộ nhớ liền kề. Dữ liệu bị ghi đè lên các bộ nhớ đệm khác, các biến hay dữ liệu điều khiển luồng chảy của chương trình.

Nguyên nhân gây ra lỗi Buffer Overflow

Lỗi Buffer Overflow xảy ra khi một chương trình ghi vào một vùng nhớ đệm (buffer) với một số lượng dữ liệu lớn hơn kích thước của vùng đệm, nguyên nhân do:

• Nhập quá nhiều dữ liệu mà không kiểm tra kích thước của vùng nhớ đệm, dẫn đến việc vượt quá kích thước của vùng nhớ.
• Lỗi lập trình: Các lập trình viên không kiểm tra và xác thực dữ liệu đầu vào. Khi đó, người dùng nhập vào một dữ liệu lớn hơn kích thước của vùng nhớ đệm, làm cho chương trình ghi vào vùng nhớ khác và ghi đè lên các dữ liệu khác hoặc gây ra lỗi.
• Sử dụng các hàm không an toàn: Sử dụng các hàm không an toàn, chẳng hạn như hàm strcpy() hay strcat() trong C, có thể dẫn đến lỗi Buffer Overflow. Các hàm này không kiểm tra độ dài của chuỗi trước khi sao chép vào vùng đệm.
• Các ngôn ngữ lập trình như là ngôn ngữ C, C++ là nguyên nhân gây ra lỗi Buffer Overflow. Vì ngôn ngữ này thường bỏ qua tính bảo mật để đổi lấy sự hiệu quả, đồng thời không kiểm soát truy cập bộ nhớ. 

Các dạng Buffer Overflow

Hiện nay có nhiều loại hình tấn công Buffer Overflow khác nhau, cụ thể phổ biến thường hay gặp phải như:

• Stack Overflow: Một loại tấn công rất phổ biến của lỗi tràn bộ đệm, xuất hiện khi buffer tràn trong stack space. Stack Overflow là một lỗ hổng sử dụng các bộ nhớ được stack chỉ tồn tại trong runtime. Các hacker lợi dụng lỗ hồng này để thao túng dữ liệu hoặc chạy mã độc.
• Heap Overflow: Khó thực hiện hơn so với Stack Overflow, Heap Overflow nhắm vào dữ liệu ở trong một vùng bộ nhớ mở được gọi là heap.
• Integer Overflow Là lỗi hay gặp phải khi thực hiện một phép toán, kết quả trả về là một số nguyên quá lớn, không thể lưu trữ được. Từ đó dẫn đến bị lỗi Buffer Overflow 
• Unicode Overflow: Sử dụng các ký tự Unicode để tấn công thay vì các chuỗi ký tự thông thường. Khi một chương trình sử dụng các ký tự Unicode để nhập hoặc xử lý dữ liệu, nó có thể gặp phải lỗi Unicode Overflow nếu một ký tự hoặc một chuỗi ký tự quá dài, gây ra việc tràn bộ nhớ và ghi đè lên các dữ liệu khác trong bộ nhớ.

Hậu quả của Buffer Overflow

Tác hại của Buffer Overflow là vô cùng nghiêm trọng. Nếu chúng ta không phòng tránh hay xử lý kịp thời sẽ dẫn tới những hậu quả dưới đây:

• Gây ra sự cố hệ thống: Cuộc tấn công Buffer Overflow sẽ dẫn đến sự cố hệ thống, khiến cho kết quả chương trình trả về bị sai, dẫn đến một vòng lặp vô hạn.
• Mất kiểm soát truy cập: Lỗi Buffer Overflow tạo lỗ hổng để các hacker sử dụng mã tùy ý để kiểm soát truy cập hệ thống, thực hiện nhiều thủ thuật khai thác khác nhau.
• Vấn đề bảo mật: Hacker có thể sử dụng Buffer Overflow để khai thác các lỗ hổng, phá hoại các dịch vụ bảo mật khiến ứng dụng dừng hoạt động, thậm chí mất hết dữ liệu.

Cách phòng tránh và xử lý lỗi Buffer Overflow

Các phương pháp phòng chống Buffer Overflow: 

• ASLR: Để tấn công Buffer Overflow, hacker cần phải biết được mã thực thi ở đâu. ASLR giúp mã di chuyển xung quanh các vùng dữ liệu, ngẫu nhiên hóa không gian địa chỉ khiến hacker không thể tấn công.
• Ngăn chặn thực thi dữ liệu: Phương pháp này ngăn chặn 1 cuộc tấn công có thể chạy mã trong các vùng không được thực thi bằng cách gán cờ các vùng bộ nhớ là thực thi hay không thực thi.
• SEHOP: Ngăn không cho mã độc tấn công vào SEH – 1 hệ thống được tích hợp để quản lý các ngoại lệ của phần mềm và cứng.
• Sử dụng bộ nhớ động: Sử dụng bộ nhớ động thay vì bộ nhớ tĩnh có thể giúp giảm thiểu các lỗ hổng bảo mật, bởi vì các vùng nhớ bộ đệm được cấp phát động chỉ được cấp phát khi cần thiết và được giải phóng khi không sử dụng nữa.
• Sử dụng phương pháp khác nhau cho vùng nhớ dành cho dữ liệu và mã: Sử dụng các vùng nhớ khác nhau cho dữ liệu và mã có thể giúp giảm thiểu rủi ro của buffer overflow, bởi vì nó sẽ giới hạn khả năng tấn công chỉ vào vùng nhớ dành cho dữ liệu

Sử dụng các phần mềm chống Buffer Overflow:

Ngoài các phương pháp phòng chống trên, thì bạn có thể sử dụng các phần mềm  chống Buffer Overflow sau:

• StackGuard: Phần mềm chống lại buffer overflow trên hệ thống Linux. Hoạt động bằng cách thêm các trình bao vây để bảo vệ vùng nhớ bộ đệm.
• Microsoft Visual Studio: Là trình biên dịch phổ biến được sử dụng cho các ứng dụng Windows. Phương pháp này cung cấp một số công cụ để giúp bảo vệ ứng dụng khỏi các lỗ hổng bảo mật như buffer overflow.
• AddressSanitizer: Là một công cụ phát hiện lỗi được tích hợp trong các trình biên dịch như GCC và Clang.

>>> Có thể bạn quan tâm: Google Web Store là gì? Cách cài đặt & quản lý tiện ích trên Web Store

So sánh lỗi Buffer Overflow và các loại lỗi Overflow khác

Tất cả các loại lỗi Overflow đều liên quan đến việc vượt quá giới hạn của một vùng nhớ hoặc một loại dữ liệu nhất định. Tuy nhiên, các loại lỗi này có sự khác biệt như:

• Vị trí tràn: Buffer Overflow xảy ra khi dữ liệu được ghi vào vùng nhớ bộ đệm và vượt quá kích thước cho phép của nó. Trong khi đó,  Stack Overflow, Heap Overflow   xảy ra khi giá trị được lưu trữ trong một kiểu dữ liệu nào đó vượt quá giới hạn của kiểu đó.
• Mức độ ảnh hưởng đến hệ thống: Cả Buffer Overflow và các loại lỗi Overflow khác đều gây nguy hiểm tới hệ thống và mở ra cơ hội để hacker thực hiện các cuộc tấn công từ xa trên hệ thống bị lỗ hổng. Tuy nhiên, Buffer Overflow là loại lỗi tràn dữ liệu nguy hiểm nhất vì chúng cho phép kẻ tấn công thực hiện các cuộc tấn công chính xác và tinh vi hơn. Buffer Overflow thường xảy ra khi không kiểm soát được độ dài của dữ liệu nhập vào. Trong khi đó, các lỗi Overflow khác thường xảy ra khi giá trị của biến hoặc phép tính toán vượt quá giới hạn của kiểu dữ liệu mà nó được lưu trữ trong đó.
• Phương pháp tấn công: Buffer Overflow thường dễ khai thác hơn so với các lỗi Overflow khác  do kích thước của bộ đệm được biết trước và dữ liệu có thể được ghi đè trực tiếp vào bộ nhớ.

Thông qua bài viết này, FPT Cloud đã cung cấp đến bạn các thông tin liên quan  tới lỗi Overflow và Buffer Overflow, những nguyên nhân gây ra và cách phòng tránh hiệu quả. Hy vọng rằng bài viết sẽ mang tới cho bạn những kiến thức hữu ích.

Liên hệ với chúng tôi để biết thêm thông tin chi tiết về dịch vụ của FPT Smart Cloud

• Website: https://fptcloud.com/
• Fanpage: https://www.facebook.com/fptsmartcloud
• Email: [email protected]
• Hotline: 1900 638 399