Mire a su alrededor y notará que estamos rodeados de sistemas que dependen en gran medida de procesos y plataformas digitales. Ya sean nuestros sistemas bancarios, redes eléctricas, el sector sanitario o las redes de comunicación, las amenazas a la ciberseguridad son muy graves, y una de estas amenazas, que tiene la capacidad de evadir incluso las defensas más sofisticadas, se denomina «desbordamiento del búfer de pila».
En este blog, profundizaremos en el ámbito de la ciberseguridad para comprender qué es el desbordamiento del búfer de pila, cómo ocurre, por qué representa una amenaza tan importante y cómo se pueden mitigar los riesgos de esta vulnerabilidad crítica.
¿Qué es el desbordamiento del búfer de pila?
En pocas palabras, un desbordamiento del búfer de pila (también conocido como saturación del búfer) es un tipo de vulnerabilidad de ciberseguridad. Un error de software expone el sistema a dicha vulnerabilidad. Ocurre cuando un programa escribe datos más allá de los límites de los búferes preasignados de longitud fija (el espacio creado para almacenar datos temporalmente). Cualquier dato sobrante se desborda al espacio de memoria adyacente. Esta sobrescritura de la memoria adyacente puede manipular el comportamiento de un programa, provocando un comportamiento errático y, en los casos más graves, puede permitir a los atacantes ejecutar código arbitrario.
Entendiendo una pila en computación
Para comprender el desbordamiento del búfer de pila y por qué es un problema grave, es fundamental comprender qué es una "pila" en informática. La pila es una región de la memoria del ordenador donde el programa almacena datos temporales, como variables locales y direcciones de retorno de funciones. Está organizada en "marcos de pila", cada uno de los cuales pertenece a una subrutina o función y contiene sus variables locales y dirección de retorno. La pila crece y se reduce automáticamente según las necesidades del programa.
¿Cómo se produce un desbordamiento del búfer de pila?
Cuando un programa llama a una función, se inserta un nuevo marco de pila en la pila. Este marco incluye las variables locales asociadas a la función que la llama y la dirección en memoria desde donde comienza su ejecución. Una vez completada la ejecución de la función, el marco de pila se extrae y la ejecución se reanuda desde la dirección guardada en él.
Ahora viene la parte importante: si una función copia datos en una variable local sin verificar su tamaño, puede desbordar el búfer asignado a la variable y sobrescribir la dirección de retorno en el marco de la pila. Aquí es donde se produce el desbordamiento del búfer de la pila. Un atacante malintencionado que envíe datos de entrada cuidadosamente diseñados puede sobrescribir la dirección de retorno y obligar al programa a ejecutar código arbitrario o un shellcode.
¿Qué hace que el desbordamiento del búfer de pila sea una amenaza importante?
La gravedad de la vulnerabilidad de desbordamiento del búfer de pila reside en que permite a un atacante manipular el flujo de ejecución de un programa. Una explotación exitosa de esta falla puede tener graves consecuencias. Puede provocar el bloqueo de un programa y potencialmente dar al atacante la capacidad de ejecutar código arbitrario o malicioso. Esta vulnerabilidad suele ser utilizada por gusanos y otros tipos de malware para propagarse y explotar otros sistemas.
Prevención de desbordamientos del búfer de pila
La protección ideal contra el desbordamiento del búfer de pila reside en adoptar prácticas de codificación correctas y seguras. Escribir programas en un lenguaje diseñado para prevenir desbordamientos de búfer, como Python, Java o .NET, puede ser beneficioso. Sin embargo, al usar lenguajes como C/C++, que permiten la manipulación directa de la memoria, el riesgo persiste. Por lo tanto, los programadores deberían considerar el uso de funciones que limiten los desbordamientos de búfer o implementar canarios de pila, una medida preventiva que previene ataques de desbordamiento de búfer. Además, los sistemas modernos suelen utilizar estrategias de hardware y software como la pila no ejecutable, la aleatorización del diseño del espacio de direcciones (ASLR) y la protección de sobrescritura del manejador de excepciones estructurado (SEHOP).
Salvaguardias adicionales
El marco de ciberseguridad de la organización debe funcionar en sinergia con los códigos. El análisis de vulnerabilidades y las pruebas de penetración regulares y sistemáticas pueden detectar dichas amenazas. Actualice su software periódicamente para minimizar posibles vulnerabilidades.
Formación y Concienciación
Otro aspecto fundamental para mitigar estas amenazas es la concientización y la educación. Desarrolladores, analistas, evaluadores, arquitectos y cualquier persona involucrada en el ciclo de vida del desarrollo de software deben ser conscientes de estas posibilidades y contar con las habilidades necesarias para detectar, prevenir y corregir dichas vulnerabilidades.
En conclusión, el desbordamiento del búfer de pila es una amenaza de seguridad importante que a menudo se pasa por alto en la complejidad del panorama actual del software. Al estar informado sobre la amenaza potencial que representa y al aplicar prácticas de codificación seguras, se puede hacer mucho para prevenirlo. Fundamentalmente, la prevención de amenazas de ciberseguridad como el desbordamiento del búfer de pila se basa en los principios de un buen diseño de software, que incluyen una programación clara, una capacitación adecuada y un análisis y pruebas exhaustivos de vulnerabilidades. Estas medidas proporcionan a las organizaciones las herramientas necesarias para combatir estas amenazas, identificándolas, analizándolas y corrigiéndolas en las primeras etapas del ciclo de vida del desarrollo de software.