C语言代码安全审计的实战应用和价值探究

很久没在思否社区发布博客了，最近一段时间安全代码审计做的比较多，因此在社区谈谈看法。

在软件开发过程中，C语言作为一门基础语言使用广泛，但也由于其自由度高、指针操作方便等特点，成为编写容易受到攻击的代码所选择的首选语言。因此，C代码安全审计工作的重要性也就愈发凸显。本文主要从参数和指令检查、输入输出检查、字符串函数安全检查、指针越界检查、函数返回值检查、用户数据长度检查以及数据格式检查七个方面讲述C代码安全审计的基础知识。

参数和指令检查

在C语言代码中，有很多函数需要使用命令行参数和环境变量参数，如command: argc argv和环境变量获取函数getenv()。参数的安全校验包括数据类型、指令格式长度等的检查。常见的最容易出漏洞的argv[1]参数指针引用也可能会导致缓冲区溢出、整数溢出、越界等漏洞。在代码中进行判断可以有效避免此类漏洞，如下代码：

if (argc != 2)
{
    /* 参数个数错误，请重新输入 */
    return 0;
}
else if (strlen(argv[1]) >= MAX_LEN)
{
    /* 参数长度错误，请重新输入 */
    return 0;
}

输入输出检查

C代码中有一些函数会读写文件数据或者网络数据，如read()、fscanf()、getc()、fgetc()、fgets()、vfscanf()、scanf()、getchar()等。其中，gets()函数在遇到EOF字符或换行字符之前，不会停止读取文本，也就是说gets()函数会产生缓冲区溢出，因此绝不要使用gets()函数。对于其他读写函数，也要进行输入输出检查，以确保数据安全。如下代码：

if (scanf("%d", &num) != 1)
{
    /* 输入格式错误，请重新输入 */
    return 0;
}
else if (fwrite(buffer, sizeof(char), BUFFER_LEN, file) != BUFFER_LEN)
{
    /* 写入文件错误 */
    return 0;
}

字符串函数安全检查

C语言中字符串函数使用范围广泛，而其中较为容易出问题的就是strcpy() 和 strcat()函数。这两个函数都需要指定具体复制字符的数量，否则可能会造成缓冲区溢出。若源字符串来自于用户输入且未限制其大小，则更需要进行安全检查。如下代码：

if (strcpy(dest, src) == dest)
{
    /* 复制成功 */
}
else
{
    /* 复制失败 */
}

指针越界检查

指针和数组都是常见的野指针或越界访问数据的问题，因此需要进行指针和数组的边界检查，以保障程序的安全。如下代码：

if (i > 0 && i < arr_size)
{
    /* 正常访问 */
}
else
{
    /* 越界访问 */
}

函数返回值检查

在使用内存分配函数时，如malloc()、calloc()、realloc()和new()，必须要保证合理使用或释放，否则会产生堆缓冲区溢出和UAF释放重用漏洞等。对于其他函数的返回值也需要进行检查，以保证代码运行的正常性。如下代码：

if ((malloc_ptr = (char*)malloc(1024)) == NULL)
{
    /* 内存分配失败 */
    return 0;
}

用户数据长度检查

用户数据长度的校验也是重要的，比如数据截断、非逻辑分支等问题都会导致潜在的漏洞和危害。因此，数据长度校验也非常关键，如下代码：

if (data_len > MAX_DATA_LEN)
{
    /* 数据长度错误 */
    return 0;
}

数据格式检查

在处理结构体等数据类型时，还需要注意数据类型和格式的变化，否则可能会出现数据当做代码或者指令执行的情况。如下代码：

/* 结构体定义 */
typedef struct _test
{
    char name[8];
    int age;
} Test;
/* 数据赋值 */
Test t;
memset(&t, 0, sizeof(Test));
memcpy(&t, buffer, sizeof(Test));

代码安全审计是软件开发过程中不可或缺的一环。通过对C代码进行参数和指令检查、输入输出检查、字符串函数安全检查、指针越界检查、函数返回值检查、用户数据长度检查以及数据格式检查等方面的审查，我们可以有效避免缓冲区溢出、越界、代码注入等漏洞造成的安全威胁。
为了进一步保护代码的安全，我们还需要注意实际运行环境和常见的外部攻击因素，例如缓冲区溢出、SQL注入、代码注入等攻击方式。应该考虑到代码开发人员的技能水平和开发习惯，并确保所有审计测试都是全面和细致的。为了优化代码安全审计工作，我建议使用一些自动化工具和脚本来帮助减轻审计负担。
最终，完成有效的代码安全审计流程能够极大地提升代码的可靠性，并有助于保护应用程序免受安全漏洞和攻击的威胁。