انظر حولك وستلاحظ أننا محاطون بأنظمة تعتمد بشكل كبير على العمليات والمنصات الرقمية. سواءً تعلق الأمر بأنظمتنا المصرفية، أو شبكات الكهرباء، أو قطاع الرعاية الصحية، أو شبكات الاتصالات، فإن تهديدات الأمن السيبراني تلوح في الأفق، وأحد هذه التهديدات، الذي يمتلك قدرة فائقة على التهرب من حتى أحدث الدفاعات، يُسمى "تجاوز سعة المخزن المؤقت".
في هذه المدونة، سنتعمق في عالم الأمن السيبراني لفهم ما هو تجاوز سعة المخزن المؤقت، وكيف يحدث، ولماذا يشكل تهديدًا كبيرًا، وكيف يمكنك التخفيف من مخاطر هذه الثغرة الحرجة.
ما هو Stack Buffer Overflow؟
ببساطة، يُعد تجاوز سعة المخزن المؤقت (المعروف أيضًا باسم تجاوز سعة المخزن المؤقت) أحد ثغرات الأمن السيبراني. يُعرّض خلل برمجي النظام لمثل هذه الثغرة. تحدث هذه الثغرة عندما يكتب برنامج بيانات تتجاوز حدود المخازن المؤقتة ذات الطول الثابت والمخصصة مسبقًا - وهي المساحة المُخصصة لتخزين البيانات مؤقتًا. ثم تنتقل أي بيانات زائدة إلى مساحة الذاكرة المجاورة. يمكن أن يؤدي هذا التجاوز في الذاكرة المجاورة إلى التلاعب بسلوك البرنامج، مما يؤدي إلى سلوك غير منتظم، وفي معظم الحالات الخطيرة، قد يسمح للمهاجمين بتنفيذ تعليمات برمجية عشوائية.
فهم المكدس في الحوسبة
لفهم تجاوز سعة المخزن المؤقت للمكدس وأسباب خطورته، من الضروري فهم ماهية "المكدس" في الحوسبة. المكدس هو منطقة من ذاكرة الحاسوب يخزن فيها البرنامج بيانات مؤقتة، مثل المتغيرات المحلية وعناوين إرجاع الدوال. يُنظّم المكدس في "إطارات مكدس"، حيث ينتمي كل إطار إلى برنامج فرعي أو دالة، ويحتوي على متغيراته المحلية وعنوان إرجاعه. يكبر المكدس ويتقلص تلقائيًا حسب احتياجات البرنامج.
كيف يحدث تجاوز سعة المخزن المؤقت للمكدس؟
عندما يستدعي برنامج دالة، يُضاف إطار مكدس جديد إلى المكدس. يتضمن هذا الإطار المتغيرات المحلية المرتبطة بالدالة التي تستدعيها، والعنوان في الذاكرة الذي يبدأ منه تنفيذ الدالة. عند اكتمال تنفيذ الدالة، يُفصل إطار المكدس عن المكدس، ويُستأنف التنفيذ من العنوان المحفوظ فيه.
الآن يأتي الجزء المهم؛ إذا قامت دالة بنسخ بيانات إلى متغير محلي دون التحقق من حجمه، فقد تتجاوز سعة المخزن المؤقت المخصص للمتغير، وتكتب عنوان الإرجاع في إطار المكدس. وهنا يحدث تجاوز سعة المخزن المؤقت للمكدس. يمكن للمهاجم الخبيث الذي يرسل بيانات إدخال مُعدّة بعناية أن يكتب عنوان الإرجاع ويجبر البرنامج على تشغيل شيفرة عشوائية أو شيفرة غلاف.
ما الذي يجعل Stack Buffer Overflow تهديدًا خطيرًا؟
تكمن خطورة ثغرة تجاوز سعة المخزن المؤقت في سماحها للمهاجم بالتلاعب بتدفق تنفيذ البرنامج. ويمكن أن يؤدي استغلال هذه الثغرة بنجاح إلى عواقب وخيمة، إذ قد تتسبب في تعطل البرنامج، مما قد يمنح المهاجم القدرة على تنفيذ تعليمات برمجية عشوائية أو ضارة. وغالبًا ما تستغل الديدان وغيرها من البرمجيات الخبيثة هذه الثغرة لنشر نفسها واستغلال أنظمة أخرى.
منع تجاوزات مخزن المخزن المؤقت
تكمن الحماية المثالية من تجاوز سعة المخزن المؤقت في اتباع ممارسات برمجة صحيحة وآمنة. كتابة البرامج بلغة مصممة لمنع تجاوز سعة المخزن المؤقت، مثل بايثون أو جافا أو .NET، قد يكون مفيدًا. مع ذلك، عند استخدام لغات مثل C/C++، التي تسمح بالتحكم المباشر في الذاكرة، يبقى الخطر قائمًا. لذلك، ينبغي على المبرمجين التفكير في استخدام دوال تحد من تجاوز سعة المخزن المؤقت، أو تطبيق خاصية "كناري المكدس"، وهو إجراء وقائي يمنع هجمات تجاوز سعة المخزن المؤقت. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تستخدم الأنظمة الحديثة استراتيجيات عتادية وبرمجية مثل المكدس غير القابل للتنفيذ، وعشوائية تخطيط مساحة العنوان (ASLR)، وحماية الكتابة فوق معالج الاستثناءات المنظم (SEHOP).
الضمانات الإضافية
يجب أن يتكامل إطار عمل الأمن السيبراني للمؤسسة مع التعليمات البرمجية. يمكن لفحص الثغرات الأمنية واختبار الاختراق بانتظام اكتشاف هذه التهديدات. حدّث برامجك بانتظام للحد من أي ثغرات محتملة.
التدريب والتوعية
من الجوانب المهمة الأخرى للحد من هذه التهديدات التوعية والتثقيف. ينبغي على المطورين والمحللين والمختبرين والمهندسين المعماريين، وأي شخص مشارك في دورة حياة تطوير البرمجيات، أن يكونوا على دراية بهذه الاحتمالات، وأن يمتلكوا المهارات اللازمة لاكتشاف هذه الثغرات ومنعها ومعالجتها.
في الختام، يُعدّ تجاوز سعة المخزن المؤقت (Stack Buffer Overflow) تهديدًا أمنيًا خطيرًا غالبًا ما يُغفل عنه في ظل تعقيد مشهد البرمجيات اليوم. ويمكن اتخاذ إجراءات كثيرة للوقاية منه من خلال الاطلاع على التهديدات المحتملة التي يُشكلها، وتطبيق ممارسات البرمجة الآمنة. ويتمثل جوهر الوقاية من تهديدات الأمن السيبراني، مثل تجاوز سعة المخزن المؤقت، في مبادئ التصميم الجيد للبرمجيات، بما في ذلك البرمجة الواضحة، والتدريب الكافي، والفحص والاختبار الشاملين للثغرات الأمنية. وتُزوّد هذه الإجراءات المؤسسات بالأدوات اللازمة لمكافحة هذه التهديدات من خلال تحديدها وتحليلها ومعالجتها في المراحل المبكرة من دورة حياة تطوير البرمجيات.