c - 是否可以通过分配内存来恢复 secret 数据(例如用于解密的空闲内存中的 RSA 私钥)？

Question

例如，让我们使用伪代码尝试获取存储在已分配(然后释放)内存中的 RSA 私钥:

int main(){
    bigNum priKey;


    while(true) {
        void *mem = malloc(2024); //allocate a good amount of chunk

        if(rsaKeyIn(mem, &priKey))
            break;
    }

    printf("RSA PRK found: %s", priKey.getText())

    return 0;
}

问题:这可能吗？或者是否有可能恢复任何其他 secret 数据？

或者为了安全起见，操作系统是否将空闲的内存归零？如果不是这种情况，我们是否应该在释放之前手动用零填充分配的内存？

Answer 1

这是可能的，因为释放内存并不一定意味着它被清除。

例如，给定以下代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i, len = 20;
    char *p = malloc(len);
    strcpy(p, "this is a test!!");
    printf("&p=%p, p=%s\n", &p, p);
    for (i=0; i<len; i++) {
        printf("%02x ", p[i]);
    }
    printf("\n");
    free(p);
    // undefined behavior below: dereferencing freed memory
    printf("p=%s\n",  p);
    for (i=0; i<len; i++) {
        printf("%02x ", p[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

我的系统输出如下:

&p=0x7ffd24e08290, p=this is a test!!
74 68 69 73 20 69 73 20 61 20 74 65 73 74 21 21 00 00 00 00 
p=
00 00 00 00 00 00 00 00 61 20 74 65 73 74 21 21 00 00 00 00 

因此，如果您的程序存在允许攻击者控制它的安全漏洞，他们可以转储已释放内存的内容并暴露敏感数据。

因此，一旦不再需要包含 secret 数据的内存，就应将其删除。对此的幼稚方法是在内存块上调用 memset，但是如果许多编译器发现在该点之后不再使用内存，则会对其进行优化。

在 C 标准中定义了一个名为 memset_s 的函数，它保证不会被优化掉，但并不是所有的实现都有它。你需要找到一些库调用来清除我不会优化的内存。像 OpenSSL 这样的库会在您调用它们的清理例程时为您执行此操作(参见 this post 作为示例)。