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C++中的安全内存分配器

ram-scraping memory security c++

roo · 技术社区 · 18 年前

我想创建一个分配器,它为内存提供以下属性:

很难通过附加的调试器访问

其想法是,这将包含用户不可访问的敏感信息(如许可证信息)。我在网上做了通常的研究,并询问了其他一些人,但我找不到解决这个问题的好起点。

更新

Josh 提到使用 VirtualAlloc 在内存空间上设置保护。我创建了一个自定义分配器(如下所示),我使用 VirtualLock 函数它限制了我可以分配的内存量。但这似乎是有意为之。因为我使用它来处理小对象,所以这不是问题。

//
template<class _Ty>
class LockedVirtualMemAllocator : public std::allocator<_Ty>
{
public:
    template<class _Other>
    LockedVirtualMemAllocator<_Ty>& operator=(const LockedVirtualMemAllocator<_Other>&)
    {   // assign from a related LockedVirtualMemAllocator (do nothing)
        return (*this);
    }

    template<class Other>
    struct rebind {
        typedef LockedVirtualMemAllocator<Other> other;
    };

    pointer allocate( size_type _n )
    {
        SIZE_T  allocLen = (_n * sizeof(_Ty));
        DWORD   allocType = MEM_COMMIT;
        DWORD   allocProtect = PAGE_READWRITE;
        LPVOID pMem = ::VirtualAlloc( NULL, allocLen, allocType, allocProtect );
        if ( pMem != NULL ) {
            ::VirtualLock( pMem, allocLen );
        }
        return reinterpret_cast<pointer>( pMem );
    }
    pointer allocate( size_type _n, const void* )
    {
        return allocate( _n );
    }

    void deallocate(void* _pPtr, size_type _n )
    {
        if ( _pPtr != NULL ) {
            SIZE_T  allocLen = (_n * sizeof(_Ty));
            ::SecureZeroMemory( _pPtr, allocLen );
            ::VirtualUnlock( _pPtr, allocLen );
            ::VirtualFree( _pPtr, 0, MEM_RELEASE );
        }
    }
};

 //a memory safe std::string
 typedef std::basic_string<char, std::char_traits<char>, 
                           LockedVirtualMemAllocato<char> > modulestring_t;

Ted Percival 提到mlock,但我还没有实现它。

Practical Cryptography by Neil Furguson and Bruce Schneier 也很有帮助。

13 回复 | 直到 8 年前

Derek Park 18 年前

即使你能完全锁定你的进程并保证操作系统会允许任何其他人访问您的进程,您仍然没有完全的保护。整个操作系统可以在虚拟机中运行,可以随时暂停和检查虚拟机。

不能保护内存内容不受系统所有者的影响。好莱坞和音乐产业多年来一直在为此而苦恼。如果可能的话,他们已经在做了。

T Percival Daniel Gehriger 18 年前

在Unix系统上,您可以使用 mlock(2)

mlock()和mlockall()分别锁定调用的一部分或全部将虚拟地址空间处理到RAM中,防止该内存正在分页到交换区。

每个进程可以锁定多少内存是有限制的,可以用 ulimit -l

Josh 18 年前

Writing Secure Code -这在一定程度上解决了这个问题,但请注意,您无法知道您的代码是在真实机器上运行还是在虚拟机器上运行。有一堆Win32 API的东西来处理加密处理这类事情,包括秘密的安全存储-这本书谈到了这一点。你可以在网上看看 Microsoft CyproAPI 详情请参阅;;操作系统设计者意识到了这个问题,并意识到需要保持明文安全(同样,阅读) 编写安全代码

Win32 API函数 VirtualAlloc 是操作系统级内存分配器。它允许您设置访问保护;您可以做的是设置访问权限 PAGE_GUARD 或 PAGE_NOACCESS

总之,看看你平台上的加密API,它们比你自己破解的东西更能解决这个问题。

Anthony Atmaram 12 年前

为内存提供以下内容属性:

这很公平。

* cannot be paged to disk.

那将很难。据我所知,您不能禁用虚拟分页,因为它是由操作系统处理的。如果有办法的话,那么你将在操作系统的内部进行探索。

* is incredibly hard to access through an attached debugger

您可以通过PGP运行它,并将其加密存储在内存中,然后根据需要取消加密。巨大的性能打击。

想法是,这将包含敏感信息(如许可证) 用户无法访问。我已经做了很少有人知道这件事,但我问题

将所有敏感信息远离机器。认真地不要将敏感信息存储在内存中。编写一个自定义删除例程,该例程将自动从您执行的任何分配中删除所有数据。禁止对带有敏感材料的机器进行一般性操作。如果执行数据库访问,请确保在触发之前对所有访问进行了消毒。只有具有特定登录的用户才允许访问。没有常规组访问权限。

没有访问内存的方法调试器?

Bent Cardan 10 年前

安装LibNade,使用分配机制,包括 <sodium.h>

保护堆分配

void *sodium_malloc(size_t size);

使用分配内存来存储敏感数据 sodium_malloc() sodium_allocarray() sodium_init() 在使用这些堆防护之前。

void *sodium_allocarray(size_t count, size_t size);

这个 马洛克钠() 但也可以防止出现算术溢出 count * size 超过 SIZE_MAX

这些函数在受保护的数据周围添加保护页,以减少在类似心脏出血的场景中访问数据的可能性。

此外,可以使用锁定内存操作更改对以这种方式分配的内存区域的保护: sodium_mprotect_noaccess() , sodium_mprotect_readonly() sodium_mprotect_readwrite() .

之后 sodium_malloc sodium_free() 解锁和释放内存。在您的实现中的这一点考虑在使用后将内存归零。

使用后将内存归零

void sodium_memzero(void * const pnt, const size_t len);

函数的作用是:从pnt开始有效地将len字节归零,即使对代码进行了优化。

锁定内存分配

int sodium_mlock(void * const addr, const size_t len);

这个 sodium_mlock()

int sodium_mprotect_noaccess(void *ptr);

函数的作用是:使使用Na钠malloc()或Na钠allocarray()分配的区域不可访问。它不能被读取或写入,但数据会被保留。此功能可用于使机密数据不可访问,除非实际需要特定操作。

int sodium_mprotect_readonly(void *ptr);

int sodium_mprotect_readwrite(void *ptr);

这个 马洛克钠() 或 钠合金 在使用 钠保护只读() 或 .

Mark Harrison 18 年前

为了访问内存,受激励的个人可以附加一个硬件调试器。

Derek Park 18 年前

@格雷厄姆

您可以通过PGP运行它,并将其加密存储在内存中,然后根据需要取消加密。巨大的性能打击。

kgriffs 14 年前

最好的方法是实现类似于.NET的SecureString类的东西,并且在完成后要非常小心地将数据的任何纯文本副本归零(即使抛出异常也不要忘记清理)。使用std::string实现这一点的一个好方法就是使用 custom allocator .

在Windows上,如果使用CryptProtectMemory(或旧系统的RtlEncryptMemory),则加密密码存储在不可分页(内核?)内存中。在我的测试中,这些函数非常快,特别是考虑到它们为您提供的保护。

总的来说,这一战略只是更广泛的纵深防御方法的一部分。还请记住,缓冲区溢出和未清理程序输入等简单错误仍然是最常见的攻击向量。

Kuba hasn't forgotten Monica 10 年前

无法保护内存内容不受系统所有者的影响。如果可能的话,他们已经在做了。

你看过Vista(及以上版本)吗 Protected Processes (直接 .doc download

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C. K. Young 18 年前

memory curtaining ! :-P</魔鬼代言人>

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Community Mohan Dere 6 年前

@袋鼠

我想我必须承认,没有真正安全的方式将某人的文件存储在另一台计算机上,特别是如果在某一点上,所有者允许访问该文件。

这绝对是问题所在。只要您不授予访问权,您就可以安全地存储某些内容,但一旦授予访问权,您的控制权就消失了。你可以让它变得更难一点,但仅此而已。

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Derek Park 18 年前

@克里斯

但你必须愿意为别人拥有的电脑买单P

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graham.reeds 18 年前

@德里克公园

他只是说得更努力,不是不可能。PGP会让事情变得更难,而不是不可能。