Secure coding in C and C++

Dag 1

Basisprincipes van beveiliging

Wat is beveiliging?

Bedreiging en risico

Soorten bedreigingen voor computersystemen

Gevolgen van onveilige software

Beperkingen en de markt

Bugs, kwetsbaarheden en exploits

Categorisering van bugs

• Zeven verderfelijke koninkrijken
• Common Weakness Enumeration (CWE)
• CWE/SANS-top 25 van gevaarlijkste softwarefouten
• SEI Cert-richtlijnen voor veilig programmeren
• Kwetsbaarheden in de omgeving en de afhankelijkheden

Bufferoverflow

X86-assembly en aanroepconventies

• De basis van X86-assembly
• Registers en adressering
• Instructies
• Conventies voor aanroepen op X86
• Aanroepconventie - waar het allemaal om draait
• Het stackframe
• Proloog en epiloog
• Gestapelde functieaanroepen
• Recursie

Bufferoverflow op de stack

• Bufferoverflow - de basis
• Buffer overread en overwrite
• Stapelen
• Misbruik - De controlflow kapen
• Lab - Bufferoverflow 101, hergebruik van code
• Misbruik - Een shellscript injecteren
• Lab - Code-injectie, BoF-uitbuiting met een shellcode
• Bufferoverlflow op de heap
• Bufferoverflow op de heap - een voorbeeld van misbruik
• Lab - Heap overflow
• Best practices bij heap overflow
• Casestudy - Heartbleed
• Lab - Heartbleed
• Pointer uitvlucht
• Pointermanipulatie
• Schrijf-wat-waar
• Modificatie van jumptabellen
• GOT- en RELRO-bescherming kapen
• Functiepointers overschrijven
• Lab - Virtuele functietabel overschrijven
• Enkele typische fouten die leiden tot BoF
• Uit-bij-één
• Niets toewijzen
• Fouten bij het berekenen van de lengte van strings
• Lab - UTF-8-codering analyseren
• Verwarring bij stringterminatie
• Lab - Verwarring bij stringterminatie
• Andere typische BoF-zwakheden

Best practices voor BoF-bescherming

• Veilige en onveilige functie
• base_string en std::string
• Een minder bekende gevaarlijke functie
• Lab - Bufferoverflow oplossen
• Compileropties en instrumentatie
• FORTIFY_SOURCE gebruiken
• Lab - Effecten van FORTIFY
• Compile-time instrumentatie
• Beveiliging tegen stack smashing
• BoF detecteren met de kanarie
• Argumenten klonen
• Beveiliging tegen stack smashing op verschillende platforms
• De gewijzigde proloog en epiloog
• Lab - Effecten van beveiliging tegen stack smashing
• Runtimebescherming
• Runtime-instrumentatie
• Address Space Layout Randomization (ASLR)
• ASLR op verschillende platforms
• Lab - Effecten van ASLR
• ASLR omzeilen - NOP sledging
• Spuiten op hopen
• Niet-uitvoerbare geheugengebieden
• De NX-bit
• Schrijven-xof-uitvoeren (W^X)
• NX op verschillende platforms
• Lab - Effecten van NX
• NX-omzeiling - aanvallen voor hergebruik van code
• Booginjectie - return-to-libc
• Lab - Return-to-libc misbruiken
• Cascadering van return-to-libc
• Rendementsgeoriënteerd programmeren (ROP)
• Lab - ROP-demonstratie
• Wat ook georiënteerd programmeren is
• Bescherming tegen ROP

Dag 2

Veelvoorkomende zwakke plekken in de beveiliging van software

Inputvalidatie

• Principes voor inputvalidatie
• Zwarte lijsten en witte lijsten
• Validatie met regex
• Wat valideren - het aanvalsoppervlak
• Wanneer valideren - validatie vs transformaties
• Waar valideren - verdediging in de diepte
• Injectie
• Injectieprincipes
• Injectieaanvallen
• Code-injectie
• Commando-injectie
• Lab - Commando-injectie
• Best practices voor commando-injectie
• Casestudy - Shellshock
• Lab - Shellshock
• Procesbesturing - bibliotheekinjectie
• DLL-kaping
• Lab - DLL-kaping
• Best practices voor injectie
• Inputvalidatie
• Outputopschoning
• De output coderen en escapen
• Uitdagingen bij het coderen
• Behandeling van integers
• Signed getallen weergeven
• Integervisualisatie
• Problemen met integers
• Integeroverflow
• Lab - Integeroverflow
• Casestudy - Android Stagefright
• Signed/unsigned-verwarring
• Lab - Signed/unsigned-verwarring
• Integertruncatie
• Casestudy - Wannacry
• Best practices
• Upcasting
• Testen van precondities
• Testen van postcondities
• Grote integerbibliotheken gebruiken
• Lab - Best practices voor integerverwerking
• Het AIR-integermodel
• Andere numerieke problemen
• Delen door nul
• Werken met drijvendekommagetallen
• Problemen met stringformattering
• Het probleem met printf()
• Formaatspecificaties van printf()
• De zwakte van de printf-formatstring uitbuiten
• Lab - Stringformattering misbruiken
• Enkele andere problemen met inputvalidatie
• Onjuiste adresvalidatie in IOCTL

Beveiligingsfuncties

• Authenticatie
• Basisprincipes van authenticatie
• Zwakke punten in authenticatie
• Casestudy - PayPal-tweefactorauthenticatie omzeilen
• Best practices voor gebruikersinterfaces
• Wachtwoordbeheer
• Inkomend wachtwoordbeheer
• Accountwachtwoorden opslaan
• Plaintext-wachtwoorden bij Facebook
• Lab - waarom is het hashen van wachtwoorden alleen niet genoeg?
• Woordenboekaanvallen en brute forcing
• Salting
• Adaptieve hashfuncties voor wachtwoordopslag
• Wachtwoord onderweg
• Wachtwoordbeleid
• Zwakke en sterke wachtwoorden
• Wachtzinnen gebruiken
• Lab - een wachtwoordbeleid toepassen
• Het datalek bij Ashley Madison
• De woordenboekaanval
• De ultieme aanval
• Gebruik van de resultaten en de geleerde lessen
• Beheer van uitgaande wachtwoorden
• Hardgecodeerde wachtwoorden
• Lab - Hardgecodeerd wachtwoord
• Wachtwoord in configuratiebestand
• Gevoelige informatie in het geheugen beschermen
• Uitdagingen bij geheugenbescherming
• Heap-inspectie
• Compiler verwijdert code voor het wissen van geheugen
• Gevoelige informatie in niet-gelockt geheugen

• Autorisatie
• Basisprincipes van toegangscontrole
• Ontbrekende of onjuiste autorisatie
• Toegangscontrole voor het bestandssysteem
• Onjuiste toegangscontrole voor het bestandssysteem
• Eigendom
• Chroot jail
• Umask() gebruiken
• Linux-bestandssysteem
• LDAP
• Toegangscontrole in databases
• Lab - Databasetoegangsbeheer
• Privileges en rechten
• Manipulatie van rechten
• Onjuist gebruik van geprivilegieerde API's
• Blootliggende IOCTL met onvoldoende toegangscontrole
• Best practices voor rechten
• Principe van de minste privileges
• Principe van scheiding van privileges
• Toestemming verlenen
• Privileges laten vallen
• Afhandeling van onvoldoende privileges
  
• Blootstelling van informatie
• Blootstelling door geëxtraheerde data en aggregatie
• Gelekte systeeminformatie
• Lekken van systeeminformatie
• Vertrouwen op toegankelijkheidsmodificatoren
• Lab - ongepaste bescherming door toegankelijkheidsmodificator
• Best practices bij blootstelling aan informatie
  
• UI-beveiliging
• UI-beveiligingsprincipes
• Gevoelige informatie in de gebruikersinterface
• Verkeerde interpretatie van UI-functies of acties
• Onvoldoende UI-feedback
• Vertrouwen op verborgen of uitgeschakeld UI-element
• Lab - verborgen of uitgeschakeld UI-element
• Onvoldoende anti-automatisering

Dag 3

Veelvoorkomende zwakke plekken in de beveiliging van software

Tijd en toestand

• Best practices voor threadbeheer
• Threadbeheer in C/C++
• Racecondities
• Raceconditie in objectdataleden
• Lab - Raceconditie
• Bestandsraceconditie
• Tijd van controle tot tijd van gebruik (TOCTTOU)
• Lab - TOCTTOU
• Onveilig tijdelijk bestand
• Potentiële raceconditie in C/C++
• Raceconditie in signaalverwerking
• Forking
• Bitveldtoegang
• Wederzijdse uitsluiting en locking
• Deadlocks
• Laboratorium - Locking
• Synchronisatie en threadveiligheid
• Synchronisatie en threadveiligheid in C/C++

Fouten

• Principes voor afhandeling van fouten en excepties
• Foutafhandeling
• Een misleidende statuscode teruggeven
• Foutafhandeling in C
• Foutafhandeling in C++
• Blootstelling aan informatie door foutrapportage
• Afhandeling van excepties
• In het catch-blok. En wat nu?
• Leeg catch-blok
• Best practices voor catch-blokken
• Te brede throws
• Null-pointerexcepties afvangen
• Afhandeling van excepties in C++
• Lab - Gedoe bij de afhandeling van excepties

Codekwaliteit

• Data
• Type komt niet overeen
• Lab - Type komt niet overeen
• Functiereturnwaarden
• Niet gecontroleerde returnwaarde
• Casestudy - MacOS X-wachtwoordhash wijzigen
• Weggelaten returnwaarde
• Onwijzigbare pointer teruggeven
• Initialisatie en opschoning
• Niet-geïnitialiseerde variabele
• Constructors en destructors
• Cycli voor klasseninitialisatie
• Declaratie- en allocatieproblemen in C
• Allocatie en deallocatie in C++
• Niet-vrijgegeven resource
• Arrayverwijdering
• Lab - Delete en delete[] door elkaar gebruiken
• Valkuilen van objectgeoriënteerd programmeren
• Toegankelijkheidsmodificatoren
• Overerven en overschrijven
• De kopieeroperator implementeren
• Mutabiliteit
• Klonen
• Gevoelige klassen klonen - object hijacking
• Object hijacking - best practices
• Serialisatie

Samenvatting

Principes voor veilig programmeren

• Principes van robuust programmeren door Matt Bishop
• Veilige ontwerpprincipes van Saltzer en Schröder
• Nog een paar principes

En wat nu?

• Verdere bronnen en naslagwerken
• Bronnen voor .NET en C#
• Meer labs en uitdagingen