靜態(tài)分析SAST應(yīng)用安全漏洞掃描代碼質(zhì)量【免費(fèi)下載鏈接】codeqlCodeQL: the libraries and queries that power security researchers around the world, as well as code scanning in GitHub Advanced Security項(xiàng)目地址https://gitcode.com/gh_mirrors/co/codeql點(diǎn)擊查看免費(fèi)下載導(dǎo)讀本文圍繞 CodeQL 倉(cāng)庫(kù)中 C 查詢包 0.6.3 版本發(fā)布說(shuō)明cpp/ql/src/change-notes/released/0.6.3.md引入的新查詢cpp/overrun-write展開深入解析它如何檢測(cè) C 風(fēng)格緩沖區(qū)操作函數(shù)中的緩沖區(qū)溢出buffer overflow。讀完本文你將掌握該查詢的觸發(fā)原理、與cpp/overrunning-write系列查詢的分工差異、底層依賴的 ProductFlow 與范圍分析Range Analysis實(shí)現(xiàn)以及如何結(jié)合倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的示例與測(cè)試用例驗(yàn)證查詢行為。一、發(fā)布說(shuō)明中的新查詢?cè)?cpp/ql/src/change-notes/released/0.6.3.md 中0.6.3 版本的發(fā)布說(shuō)明只有一條核心變更Added a new query,cpp/overrun-write, to detect buffer overflows in C-style functions that manipulate buffers.即新增了cpp/overrun-write查詢用于檢測(cè)“在操作緩沖區(qū)的 C 風(fēng)格函數(shù)”中發(fā)生的緩沖區(qū)溢出。與之配套的正式 CHANGELOG 記錄見(jiàn) cpp/ql/src/CHANGELOG.md。這里有兩個(gè)值得關(guān)注的關(guān)鍵詞C 風(fēng)格函數(shù)C-style functions指strcpy、strncpy、memset、sprintf、memcpy等以裸指針/字符數(shù)組方式操作緩沖區(qū)的 C 庫(kù)函數(shù)而非 C 的std::vector、std::string等自帶長(zhǎng)度管理的容器。緩沖區(qū)溢出buffer overflow寫入或訪問(wèn)超出分配范圍之外的內(nèi)存輕則導(dǎo)致段錯(cuò)誤segmentation fault重則成為可利用的安全漏洞。二、查詢定位cpp/overrun-write是什么2.1 查詢?cè)獢?shù)據(jù)該查詢的實(shí)現(xiàn)文件為 cpp/ql/src/Security/CWE/CWE-119/OverrunWriteProductFlow.ql其頭部元數(shù)據(jù)完整定義了查詢的身份信息元數(shù)據(jù)項(xiàng)值含義nameOverrunning write查詢名稱descriptionExceeding the size of a static array during write or access operations may result in a buffer overflow問(wèn)題描述kindpath-problem輸出帶數(shù)據(jù)流路徑的問(wèn)題problem.severityerror問(wèn)題嚴(yán)重級(jí)別security-severity9.3安全嚴(yán)重級(jí)別CVSS 風(fēng)格評(píng)分precisionmedium檢出精度中等意味著存在一定誤報(bào)/漏報(bào)空間idcpp/overrun-write查詢唯一標(biāo)識(shí)tagsreliability、security、external/cwe/cwe-119、external/cwe/cwe-131關(guān)聯(lián) CWE-119緩沖區(qū)操作中的內(nèi)存破壞與 CWE-131緩沖區(qū)大小計(jì)算錯(cuò)誤與常見(jiàn)的problem類查詢不同cpp/overrun-write是path-problem查詢它不僅報(bào)告“哪里溢出”還會(huì)呈現(xiàn)從分配源頭source到寫入點(diǎn)sink的完整數(shù)據(jù)流路徑便于開發(fā)者定位根因。2.2 查詢套件歸屬?gòu)募蓽y(cè)試的套件清單cpp/ql/integration-tests/query-suite/cpp-security-and-quality.qls.expected 與 cpp/ql/integration-tests/query-suite/cpp-security-extended.qls.expected可以看到OverrunWriteProductFlow.ql同時(shí)被cpp-security-and-quality與cpp-security-extended兩個(gè)套件收錄即它默認(rèn)參與 C/C 代碼掃描的安全質(zhì)量檢查。三、工作原理從源碼看檢測(cè)機(jī)制3.1 核心依賴OverrunWriteProductFlow.ql頂部導(dǎo)入了以下關(guān)鍵庫(kù)import cpp import semmle.code.cpp.ir.dataflow.internal.ProductFlow import semmle.code.cpp.ir.IR import semmle.code.cpp.models.interfaces.Allocation import semmle.code.cpp.models.interfaces.ArrayFunction import semmle.code.cpp.rangeanalysis.new.internal.semantic.analysis.RangeAnalysis import semmle.code.cpp.rangeanalysis.new.internal.semantic.SemanticExprSpecific import semmle.code.cpp.security.ProductFlowUtils.ProductFlowUtils import semmle.code.cpp.rangeanalysis.new.RangeAnalysisUtil import StringSizeFlow::PathGraph1 import codeql.util.Unit這些依賴揭示了查詢的三層機(jī)理IR 層基于 CodeQL 的中間表示IR進(jìn)行分析CallInstruction、LoadInstruction等指令級(jí)元素是分析的原子單位。ProductFlow 庫(kù)這是一個(gè)“雙投影”數(shù)據(jù)流框架同時(shí)追蹤緩沖區(qū)指針第一投影與緩沖區(qū)大小第二投影兩條獨(dú)立的數(shù)據(jù)流并將二者關(guān)聯(lián)成“緩沖區(qū) 大小”的配對(duì)約束。Range Analysis范圍分析新式范圍分析semmle.code.cpp.rangeanalysis.new用于推導(dǎo)分配大小的數(shù)值上下界判斷寫入長(zhǎng)度是否會(huì)越界。3.2 源點(diǎn)提取分配大小表達(dá)式查詢通過(guò)hasSize謂詞從分配表達(dá)式中提取“大小變量”與“偏移量 delta”predicate hasSize(HeuristicAllocationExpr alloc, DataFlow::Node n, int state) { exists(VariableAccess va, Expr size, int delta | size alloc.getSizeExpr() and // Get the unique variable in a size expression like x in malloc(x 1). va unique( | | getAVariableAccess(size)) and // Compute delta as the constant difference between x and x 1. bounded(any(Instruction instr | instr.getUnconvertedResultExpression() size), any(LoadInstruction load | load.getUnconvertedResultExpression() va), delta) and n.asExpr() va and state delta ) }例如對(duì)malloc(x 1)查詢提取出變量x并計(jì)算出常量偏移delta 1作為數(shù)據(jù)流的狀態(tài)值state在后續(xù)傳播中攜帶。這保證了malloc(size 1)這類“多分配一個(gè)元素”的常見(jiàn)防御性寫法不會(huì)被誤判為越界。3.3 匯點(diǎn)識(shí)別帶大小參數(shù)的緩沖區(qū)函數(shù)isSinkPairImpl0謂詞通過(guò)ArrayFunction模型識(shí)別“緩沖區(qū) 大小”成對(duì)出現(xiàn)的調(diào)用predicate isSinkPairImpl0( CallInstruction c, DataFlow::Node bufSink, DataFlow::Node sizeSink, int delta, Expr eBuf, Instruction sizeBound, Instruction sizeInstr ) { exists(int bufIndex, int sizeIndex, Instruction bufInstr, ArrayFunction func | bufInstr bufSink.asInstruction() and c.getArgument(bufIndex) bufInstr and sizeBound sizeSink.asInstruction() and c.getArgument(sizeIndex) sizeInstr and c.getStaticCallTarget() func and pragmaonly_bind_into .hasArrayWithVariableSize(pragmaonly_bind_into, pragmaonly_bind_into) and bounded(sizeInstr, sizeBound, delta) and eBuf bufInstr.getUnconvertedResultExpression() ) }ArrayFunction是 CodeQL 中為 C 庫(kù)緩沖區(qū)操作函數(shù)建立的模型接口定義于 cpp/ql/lib 下的models/interfaces/ArrayFunction.qll它聲明了哪些參數(shù)是緩沖區(qū)、哪些參數(shù)是其大小。strncpy(dst, src, n)中dst與n、memset(p, c, n)中p與n均屬于這類配對(duì)。3.4 狀態(tài)傳播與越界判定查詢的核心在于StringSizeConfig這一ProductFlow::StateConfigSig實(shí)現(xiàn)。它把“大小”維度設(shè)計(jì)為一個(gè)整數(shù)狀態(tài)FlowState2源端hasSize(bufSource.asExpr(), sizeSource, state2)記錄分配時(shí)的偏移量。匯點(diǎn)isSinkPair中比較delta state2——即調(diào)用處實(shí)際傳入的大小參數(shù)超出分配時(shí)攜帶的大小狀態(tài)偏移時(shí)判定越界。屏障SizeBarrier與isBarrierOut2用于阻斷回邊back edge避免循環(huán)導(dǎo)致的無(wú)限數(shù)據(jù)流與誤報(bào)。最終的getOverflow謂詞計(jì)算“越過(guò)緩沖區(qū)邊界訪問(wèn)的元素個(gè)數(shù)”并輸出形如以下的消息This write may overflow$by N elements.從select子句看查詢以path-problem形式報(bào)告CallInstruction對(duì)應(yīng)的表達(dá)式、雙源點(diǎn)、雙匯點(diǎn)及越界元素?cái)?shù)完整呈現(xiàn)從malloc到strncpy/memset的整條路徑。四、典型漏洞示例倉(cāng)庫(kù)為查詢配套了示例文件 cpp/ql/src/Security/CWE/CWE-119/OverrunWriteProductFlow.cppint f(char * s, unsigned size) { char* buf (char*)malloc(size); strncpy(buf, s, size 1); // wrong: copy may exceed size of buf for (int i 0; i size; i) { // wrong: upper limit that is higher than size of buf cout buf[i]; } }兩處問(wèn)題一目了然strncpy(buf, s, size 1)buf只分配了size字節(jié)卻可能寫入size 1字節(jié)越界 1 字節(jié)。for (int i 0; i size; i)循環(huán)訪問(wèn)buf[0..size]共size 1個(gè)元素下標(biāo)i size時(shí)越界。官方 qhelp 文檔OverrunWriteProductFlow.qhelp給出的修復(fù)建議是檢查高亮操作中使用的偏移量與大小確保不會(huì)發(fā)生緩沖區(qū)溢出。安全做法是改為strncpy(buf, s, size)并將循環(huán)上界改為i size。五、測(cè)試用例驗(yàn)證查詢行為邊界查詢的自動(dòng)化測(cè)試位于 cpp/ql/test/query-tests/Security/CWE/CWE-119/SAMATE/對(duì)應(yīng).qlref為 OverrunWriteProductFlow.qlref測(cè)試源碼 test.cpp 用注釋標(biāo)注了預(yù)期結(jié)果$ Alert[cpp/overrun-write]/$ Source[cpp/overrun-write]/GOOD/MISSING是理解查詢能力邊界的絕佳素材跨函數(shù)傳遞mk_string_t分配緩沖區(qū)并保存size到結(jié)構(gòu)體strncpy(str-string, buf, str-size)被判定 GOOD而str-size 1觸發(fā) Alert證明查詢能跟蹤“分配→結(jié)構(gòu)體保存→讀取使用”的跨函數(shù)流。包裝函數(shù)strncpy_wrapper場(chǎng)景test2驗(yàn)證流經(jīng)中間調(diào)用層后大小關(guān)系仍被保留。條件約束if(anotherSize str-size)保護(hù)下的調(diào)用是 GOODif(anotherSize str-size 1)則是 BAD——查詢對(duì)/與1偏移的組合語(yǔ)義判斷細(xì)致。size與str-size的差異當(dāng)結(jié)構(gòu)體保存的大小與局部變量size不同源時(shí)test3/test4查詢對(duì)“直接使用局部變量大小”的某些越界如size 1標(biāo)注MISSING: Alert [NOT DETECTED]如實(shí)反映medium精度的漏報(bào)邊界。分配大小減一test5 中malloc(size - 1)配合str-size size - 1隨后strncpy(..., str-size 1)被檢出而strncpy(..., str-size)安全。memset與分配語(yǔ)義memset(p, 0, size 1)對(duì)malloc(size)的緩沖越界被檢出test_flow_through_setter、foorepeated_alerts中循環(huán)內(nèi)size導(dǎo)致的大小變化場(chǎng)景標(biāo)注NOT DETECTED體現(xiàn)對(duì)“大小在循環(huán)中可變”這一復(fù)雜情況的處理限度。誤報(bào)抑制test7 中malloc(n)后的memset(p, 0, n)被標(biāo)注為SPURIOUS: Alert ... GOOD [FALSE POSITIVE]說(shuō)明當(dāng)前實(shí)現(xiàn)對(duì)該場(chǎng)景仍存在已知誤報(bào)。這些標(biāo)注讓查詢的“已知能力”與“已知局限”都以可驗(yàn)證的方式固化在倉(cāng)庫(kù)中是評(píng)估該查詢精度時(shí)最重要的第一手資料。六、與同族查詢的分工overrun-write 在 CWE-119/CWE-120 家族中的位置cpp/overrun-write并非孤立存在它與 CWE-120緩沖區(qū)復(fù)制不當(dāng)下的多個(gè)查詢構(gòu)成互補(bǔ)的檢測(cè)家族查詢 ID實(shí)現(xiàn)文件特點(diǎn)cpp/overrun-writeSecurity/CWE/CWE-119/OverrunWriteProductFlow.qlpath-problem、ProductFlow 雙投影、追蹤“分配大小?寫入大小”跨函數(shù)流cpp/overrunning-writeSecurity/CWE/CWE-120/OverrunWrite.qlproblem 類基于BufferWrite模型要求getMaxDataLimited估計(jì)值超過(guò)目標(biāo)大小cpp/very-likely-overrunning-writeSecurity/CWE/CWE-120/VeryLikelyOverrunWrite.qlproblem 類、precision high僅采用ValueFlowAnalysis得出的高置信估計(jì)cpp/overrunning-write-with-floatSecurity/CWE/CWE-120/OverrunWriteFloat.ql專門覆蓋%f等浮點(diǎn)格式化導(dǎo)致的極端長(zhǎng)度寫入從 OverrunWrite.ql 的源碼可見(jiàn)cpp/overrunning-write明確排除ValueFlowAnalysis原因的估計(jì)“we exclude ValueFlowAnalysis as it is reported in cpp/very-likely-overrunning-write”而 VeryLikelyOverrunWrite.ql 恰恰只接收ValueFlowAnalysis原因——兩者互補(bǔ)去重。歷史發(fā)布說(shuō)明 cpp/ql/src/change-notes/released/0.0.8.md 也記載了cpp/very-likely-overrunning-write加入默認(rèn)套件后接管了cpp/overrunning-write的部分結(jié)果。相比之下cpp/overrun-write走的是另一條技術(shù)路線不依賴BufferWrite模型的“估計(jì)字節(jié)數(shù)”而是通過(guò) ProductFlow 將分配點(diǎn)的大小表達(dá)式與調(diào)用點(diǎn)的大小參數(shù)做符號(hào)級(jí)關(guān)聯(lián)因此在“結(jié)構(gòu)體保存分配大小、經(jīng)包裝函數(shù)間接使用”這類場(chǎng)景下具備更強(qiáng)的跨函數(shù)追蹤能力。七、如何運(yùn)行與驗(yàn)證該查詢?cè)?CodeQL CLI 環(huán)境中可使用查詢套件或直接指定查詢文件運(yùn)行# 方式一通過(guò)安全套件運(yùn)行該查詢已收錄 codeql database analyze database codeql/cpp-queries --formatsarif-latest --outputresult.sarif # 方式二直接指定查詢文件 codeql database analyze database \ cpp/ql/src/Security/CWE/CWE-119/OverrunWriteProductFlow.ql \ --formatsarif-latest --outputresult.sarif倉(cāng)庫(kù)內(nèi)驗(yàn)證該查詢的推薦方式是 CodeQL 查詢測(cè)試框架以 OverrunWriteProductFlow.qlref 指向查詢文件配合 test.cpp 中的GOOD/BAD標(biāo)注運(yùn)行codeql test run即可復(fù)現(xiàn)全部預(yù)期結(jié)果。八、小結(jié)cpp/overrun-write是 C 查詢包 0.6.3 引入的緩沖區(qū)溢出檢測(cè)利器其獨(dú)特價(jià)值在于path-problem 輸出給出從分配到寫入的完整路徑便于定位根因ProductFlow 雙投影同時(shí)追蹤緩沖區(qū)指針與大小值處理malloc(x 1)等帶偏移分配、跨結(jié)構(gòu)體/包裝函數(shù)的大小傳播與既有查詢家族互補(bǔ)與cpp/overrunning-write、cpp/very-likely-overrunning-write、cpp/overrunning-write-with-float按估計(jì)來(lái)源與置信度分工降低重復(fù)告警。值得注意的邊界該查詢精度為medium倉(cāng)庫(kù)測(cè)試明確標(biāo)注了對(duì)“局部變量大小直接 1”與“循環(huán)內(nèi)大小遞增”等場(chǎng)景的漏報(bào)以及對(duì)malloc(n)場(chǎng)景的已知誤報(bào)。實(shí)際部署時(shí)建議將其與同族查詢尤其是 precision 更高的cpp/very-likely-overrunning-write組合使用并依據(jù)測(cè)試用例理解告警含義再結(jié)合代碼評(píng)審確認(rèn)修復(fù)方案。贊分享靜態(tài)分析SAST應(yīng)用安全漏洞掃描代碼質(zhì)量【免費(fèi)下載鏈接】codeqlCodeQL: the libraries and queries that power security researchers around the world, as well as code scanning in GitHub Advanced Security項(xiàng)目地址https://gitcode.com/gh_mirrors/co/codeql點(diǎn)擊查看免費(fèi)下載相關(guān)推薦CodeQL C/C 靜態(tài)緩沖區(qū)溢出檢測(cè)從 cpp/static-buffer-overflow 的精度升級(jí)看安全查詢工程化CodeQL C/C 靜態(tài)緩沖區(qū)溢出檢測(cè)從 cpp/static buffer overflow 的精度升級(jí)看安全查詢工程化 本篇文章圍繞 CodeQL靜態(tài)分析SAST應(yīng)用安全漏洞掃描代碼質(zhì)量終極窗口管理技巧5分鐘掌握跨平臺(tái)自動(dòng)化你是否曾經(jīng)在多個(gè)應(yīng)用窗口間頻繁切換卻總是找不到想要的那個(gè)或者想要自動(dòng)化管理窗口布局卻苦于沒(méi)有合適的工具今天我要向你介紹一款真正的窗口管理工具——get靜態(tài)分析SAST應(yīng)用安全漏洞掃描代碼質(zhì)量CodeQL C 查詢 cpp/bad-strncpy-size 0.3.2 更新strxfrm、wcsxfrm、stpncpy 等字符串復(fù)制函數(shù)納入緩沖區(qū)大小誤用檢測(cè)CodeQL C 查詢 cpp/bad strncpy size 0.3.2 更新strxfrm、wcsxfrm、stpncpy 等字符串復(fù)制函數(shù)納入緩沖靜態(tài)分析SAST應(yīng)用安全漏洞掃描代碼質(zhì)量上一篇helm/charts倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)全解stable與incubator的核心區(qū)別及Chart發(fā)布流程下一篇CopyQ 腳本命令Script Commands完全指南擴(kuò)展命令行接口與覆蓋剪貼板處理函數(shù)創(chuàng)作聲明：本文部分內(nèi)容由AI輔助生成（AIGC），僅供參考