软件安全实验一——实验报告

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实验要求

  1. 使用Flawfinder(http://www.dwheeler.com/flawfinder)工具，对C/C++实现的软件进行静态分析。
  2. 搜集并了解其他的C/C++代码分析工具，如RATS、Splint等，比较这些工具的功能。

实验步骤

  1. 从Github上下载jsoncpp的源码（https://github.com/open-source-parsers/jsoncpp）作为实验对象，其中`jsoncpp` 是一个常用的 C++ 库，用于解析、生成和操作 JSON 数据，在Github上该库拥有8.2k stars和2.6k forks。

  2. 使用pip下载安装flawfinder。

    1
    pip install flawfinder

  3. 使用flawfinder对jsoncpp的源码进行静态分析。

    1
    flawfinder jsoncpp-master

实验结果截图

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分析总结

  1. Hits = 74
    发现的潜在问题总数为 74 个（即代码中有 74 个位置可能存在安全隐患）。

    Lines analyzed = 12575
    分析的代码行总数为 12,575 行（包括注释、空行和实际代码），分析花费的时间为0.30秒。

    Physical Source Lines of Code (SLOC) = 9707
    物理代码行数（不包括注释和空白行）为 9,707 行，表示实际有效的代码内容。

  2. Hits@level

    这是根据问题的风险级别对 Hits 的分类：

    • [0] 25：25 个潜在问题的风险级别为 0（最低风险）。
    • [1] 60：60 个潜在问题的风险级别为 1（低风险）。
    • [2] 10：10 个潜在问题的风险级别为 2（中等风险）。
    • [3] 0：0 个潜在问题的风险级别为 3（高风险）。
    • [4] 4：4 个潜在问题的风险级别为 4（较高风险）。
    • [5] 0：0 个潜在问题的风险级别为 5（最高风险，通常会造成严重安全漏洞）。

  3. Hits/KSLOC@level+

    表示每千行代码（KLOC）对应的风险问题数：

    • [0+] 10.1988：每千行代码的风险级别为 0 及以上的问题数约为 10.20。
    • [1+] 7.62336：每千行代码的风险级别为 1 及以上的问题数约为 7.62。
    • [2+] 1.44226：每千行代码的风险级别为 2 及以上的问题数约为 1.44。
    • [3+] 0.412074：每千行代码的风险级别为 3 及以上的问题数约为 0.41。
    • [4+] 0.412074：每千行代码的风险级别为 4 及以上的问题数约为 0.41。
    • [5+] 0：每千行代码的风险级别为 5 的问题数为 0。

  4. flawfinder还给出了所有风险级别 1 及以上的所有问题，例如：

    image-20241127223211077

    这一段显示了在代码的./inclue\json\config.h:65中，存在一个关于snprintf的问题——如果格式字符串可以被攻击者影响，则可能被利用；此外，sprintf 的变体不总是以”\0”结尾（此外还给出了该漏洞属于CWE-134）。并给出了建议——应使用常量作为格式说明符。

    总结之后可归纳出在代码中存在的所有问题类型和出现次数为以下：

    • (format) snprintf (等级4)，共1次

      问题描述：如果格式字符串可以被攻击者影响，则可能被利用；此外，sprintf 的变体不总是以\0结尾（CWE-134）。应使用常量作为格式说明符。

    • (buffer) sscanf (等级4)，共3次

      问题描述：scanf系列的%s操作如果没有指定限制，可能导致缓冲区溢出（CWE-120, CWE-20）。应为%s指定限制，或使用其他输入函数。

    • (misc)open、 fopen(等级2)，共4次

      问题描述：打开文件时应检查，是否可能被攻击者重定向（通过符号链接），强制打开特殊文件类型（例如设备文件），通过更改文件位置制造竞争条件，控制其父目录，或更改其内容（CWE-362）。

    • (buffer) char (等级2)，共4次

      问题描述：静态大小的数组可能由于限制不当而导致潜在的溢出或其他问题（CWE-119!/CWE-120）。应进行边界检查，使用限制长度的函数，或确保数组大小足够容纳可能的最大长度。

    • (buffer) memcpy (等级2)，共2次

      问题描述：在向目标复制数据时不检查缓冲区溢出（CWE-120）。应确保目标始终能容纳源数据。

    • (buffer) strlen (等级1)，共60次

      问题描述：strlen无法处理非\0结尾的字符串；如果传入这样的字符串，可能会导致过度读取（CWE-126）。在未保护的情况下可能会导致崩溃。

与其他工具对比

  1. Flawfinder

    Flawfinder 是一款专注于 C/C++ 代码的静态分析工具，用于快速检测代码中的潜在安全问题，尤其是危险函数和常见漏洞（如缓冲区溢出）。它基于一组已知的不安全函数规则库（例如 strcpy 等）进行扫描，并为每个问题分配安全风险等级。Flawfinder 优势在于易用性高，能够快速分析小型和中型项目，但它的规则覆盖范围有限，对现代 C++ 特性支持较差，且容易出现误报，特别是当代码上下文未被充分理解时。

  2. RATS

    RATS（Rough Auditing Tool for Security）是一款多语言静态分析工具，支持 C/C++、Perl、Python 和 PHP 等语言，主要通过检测已知危险函数来发现代码中的安全漏洞。与 Flawfinder 类似，RATS 的规则库也偏向基础安全问题，但其多语言支持使其在跨语言项目中具有优势。RATS 操作简单，但其检测能力受限于规则的覆盖范围，对于复杂或现代化的编程场景，效果不够理想，且误报率较高。

  3. Splint

    Splint 专注于 C 代码的静态分析，主要用于类型安全、内存管理和逻辑错误的检查。与 Flawfinder 和 RATS 不同，Splint 偏向于细致的代码质量分析而非单纯的安全漏洞检测。开发者可以通过代码注释自定义检查规则，从而增强分析深度。Splint 的特点是可以深入挖掘隐式行为和潜在问题，但它的配置较复杂，对开发者的使用门槛较高。此外，Splint 不支持现代 C++ 特性，更适用于传统的 C 项目。