SD55. 위험하다고 알려진 함수 사용 — fork 치환으로 치환

원본 항목: Part 7. API 오용 — 2. 위험하다고 알려진 함수 사용 CWE-242 repo 폴더: sd55_dangerfunc/ (빌드·실행은 §3-1) 목표 시간: 1회차 10분 / 2회차 6분 / 3회차 4분 가이드 원문의 gets()는 이미 C11 표준과 최신 glibc에서 완전히 제거돼 이 프로젝트 환경에서는 아예 호출 자체가 불가능하다 — 그 사실 자체가 “위험 함수는 감싸지 말고 금지·치환하라”는 이 항목의 교훈을 가장 강력하게 보여준다. 그래서 이 드릴은 원문의 두 번째 예시, **실제로 호출 가능한 vfork()**로 같은 교훈을 재현한다.

이 드릴의 문서 구성 (SD01~SD58 공통)

① 요구사항서 — 어떤 코드가 뚫려 있고, 무엇을 만드나. ② pseudo code 템플릿 — Bad 와 Good 의 뼈대이고, 회차마다 가린다. ③ 테스트 코드 — 공격은 막히고 정상은 통과해야 끝이다. ④ 자주 하는 실수 ⑤ 모범답안 — 맨 뒤에 접어 둔다.

변형 A/B/C 는 같은 치환 규칙을 다른 소재로 다시 치는 것이다.


0. 이 드릴로 체화할 것

  int shared_var = 100;
- pid_t pid = vfork();       /* 자식이 부모 공간을 빌려 씀 */
+ pid_t pid = fork();        /* 부모와 별도 공간 사용 */
  if (pid == 0) {
      shared_var = 999;
      _exit(0);
  }
  waitpid(pid, NULL, 0);
  return shared_var;

“고칠 수 없는 함수”는 감싸지 말고 목록으로 금지하고 치환한다. vfork()는 입력값을 아무리 검증해도 위험한 채로 남는다 — 함수 자체의 계약(자식이 부모의 주소 공간을 그대로 빌려 쓴다)이 문제이기 때문이다.

회차별 진행

회차변형보는 것순서
1회차A 자식 프로세스에서 값 계산① 요구사항서
② pseudo code 전체
1. Bad 를 그대로 쳐서 취약점을 관찰한다.
2. Good pseudo 를 한 줄씩 코드로 바꾼다.
3. ③ 테스트를 실행한다.
2회차B gets() 금지를 문서로 재현① 요구사항서
② pseudo code 의 번호와 제목만 (Level 2)
1. Bad 를 치고 취약점을 확인한다.
2. 번호만 보고 Good 을 쓴다.
3. ③ 테스트를 실행한다.
3회차C 위험 함수 목록을 코드에 강제하기① 요구사항서만1. ③ 테스트를 먼저 읽는다.
2. 백지에서 Bad 부터 Good 까지 재현한다.

1회차에 막히면 같은 변형을 한 번 더 친다. 3회차를 통과하면 A 를 백지로 다시 친다.


1. 요구사항서

1-A. 변형 A — 자식 프로세스에서 값 계산

별도 프로세스에서 값을 계산한 뒤 부모는 자신의 상태를 그대로 유지해야 한다.

  • 자식 프로세스의 작업이 부모의 메모리에 영향을 줘서는 안 된다.

함수

int demonstrate_vfork_bad(void);
int demonstrate_fork_good(void);

신뢰 경계

값출처검증 없이 흘러가는 곳
(해당 없음)—vfork() 함수 자체의 계약(주소 공간 공유)이 결함이다

공격 입력표

상황Bad 결과이유
vfork()로 자식 생성 후 자식이 스택 변수 수정부모의 값까지 999로 바뀜(취약점 재현)vfork()는 exec/_exit 전까지 자식이 부모와 같은 주소 공간을 쓴다고 명세돼 있다
같은 상황(Good, fork())부모 값은 100으로 그대로 유지fork()는 자식에게 독립된(Copy-on-Write) 주소 공간을 준다

1-B. 변형 B — gets() 금지를 문서로 재현

실제 호출은 불가능하므로, 대신 “왜 안 되는가”를 fgets()와 비교하는 표(크기 인자 유무)로 정리하고, 컴파일러가 gets를 만나면 어떤 에러/경고를 내는지 직접 gets(buf); 한 줄만 넣어 컴파일해보고 에러 메시지를 기록한다

1-C. 변형 C — 위험 함수 목록을 코드에 강제하기

부록 — 위험함수 치환표에서 3개를 골라, #pragma GCC poison(clang도 지원)으로 해당 함수들을 소스에서 아예 못 쓰게 막는 헤더를 만들어본다


2. pseudo code 템플릿 — 보고 쳐서 익힌다

사용법 변형별로 아래 pseudo code 를 소스 파일에 주석만 복사한다. 코드는 주석을 보고 내가 쓴다. 다 쓰면 [ ] 를 x 로 바꾼다. 막히면 §5 모범답안(A)의 해당 단계만 본다.

2-A. demonstrate_fork_good — Level 1 (1회차, 전부 본다)

먼저 Bad 를 그대로 쳐서 §3 의 test_bad_is_vulnerable 이 통과하는지(= 실제로 뚫리는지) 확인한다. 그다음 Good 을 쓴다.

int demonstrate_vfork_bad(void)
{
    /* 1. int shared_var = 100
     * 2. pid = vfork()   ← 자식이 부모의 주소 공간을 빌려 쓴다
     * 3. pid == 0 이면 shared_var = 999, _exit(0)
     * 4. waitpid(pid, NULL, 0)
     * 5. return shared_var   ← 부모 값이 999 로 오염 */
}
 
int demonstrate_fork_good(void)
{
    /* [ ] 1. int shared_var = 100 */
 
    /* [ ] 2. pid = fork()   ← vfork 대신 이 한 단어만 바뀐다 */
 
    /* [ ] 3. pid == 0 이면 (자식)
     *        shared_var = 999   ← 자식만의 복사본
     *        _exit(0) */
 
    /* [ ] 4. waitpid(pid, NULL, 0) */
 
    /* [ ] 5. return shared_var   ← 부모 값은 그대로 100 */
}

2-B. demonstrate_fork_good — Level 2 (2회차, 번호와 제목만 본다)

int demonstrate_fork_good(void)
{
    /* [ ] 1. int shared_var = 100 */
 
    /* [ ] 2. pid = fork()   ← vfork 대신 이 한 단어만 바뀐다 */
 
    /* [ ] 3. pid == 0 이면 (자식) */
 
    /* [ ] 4. waitpid(pid, NULL, 0) */
 
    /* [ ] 5. return shared_var   ← 부모 값은 그대로 100 */
}

2-C. demonstrate_fork_good — Level 3 (3회차, 백지)

int demonstrate_fork_good(void)
{
    /* 아무것도 안 본다.
     * §1 요구사항서와 §0 의 치환 규칙만 보고 친다.
     *
     * 막히면 아래만 찾아본다.
     *   - `vfork` 의 계약 자체가 문제 (입력 검증으로는 못 막는다)
     *   - 자식은 `exit` 이 아니라 `_exit`
     */
}

막혔을 때 찾는 순서

  1. 컴파일 에러가 나면 에러 문구를 본다. unknown type name / implicit declaration 이면 include 누락이다.
  2. man 3 <함수> 를 연다. SYNOPSIS 맨 위의 #include 를 확인한다.
  3. 로직이 막히면 §3 테스트의 기대값을 먼저 읽는다. 공격 입력표(§1)와 테스트가 답이다.
  4. 그래도 안 되면 모범답안의 해당 단계 하나만 본다.

3. 테스트 코드 — 이게 통과하면 끝

sd55_dangerfunc/src/dangerfunc.h
sd55_dangerfunc/src/dangerfunc.c
sd55_dangerfunc/test/test.c

시험 구조는 고정이다 (SD01~SD58 공통)

  1. Bad 가 실제로 뚫린다. 이 시험이 실패하면 Bad 를 잘못 옮겨 적은 것이다.
  2. Bad 도 정상 입력은 처리한다.
  3. Good 이 같은 공격을 막는다.
  4. Good 이 정상 입력까지 막지 않는다. (과잉 차단 없음)

3-A. 변형 A 시험 — 이 형태를 고정한다

#include <stdio.h>
#include "dangerfunc.h"
 
static int g_fail = 0;
#define T_TRUE(cond, msg) \
    do { if (!(cond)) { g_fail++; \
        printf("  X %s:%d %s\n", __func__, __LINE__, msg); } } while (0)
 
static void test_bad_vfork_corrupts_parent(void)
{
    int r = demonstrate_vfork_bad();
    T_TRUE(r == 999,
        "vfork는 자식이 부모와 주소 공간을 공유해 부모의 스택 변수까지 바꿔버려야 한다(취약점 재현)");
}
 
static void test_good_fork_isolates_parent(void)
{
    int r = demonstrate_fork_good();
    T_TRUE(r == 100,
        "fork는 자식이 독립된 복사본에서 동작해 부모 값이 그대로 보존돼야 한다");
}
 
int main(void)
{
    test_bad_vfork_corrupts_parent();
    test_good_fork_isolates_parent();
    printf(g_fail ? "FAIL %d\n" : "PASS\n", g_fail);
    return g_fail ? 1 : 0;
}

gets()가 이 프로젝트에서 왜 아예 호출 불가능한가

gets()는 크기 인자를 받을 방법이 원천적으로 없는 시그니처(char *gets(char *s)) 때문에 C11 표준에서 완전히 삭제됐고, 최신 glibc(이 환경 포함)는 링크 심볼조차 제공하지 않는다. “위험 함수는 고쳐 쓰지 말고 치환하라”는 이 항목의 원칙을 언어와 표준 라이브러리 차원에서 이미 실현한 사례다.

3-B · 3-C. 변형 B / C 시험

3-A 와 같은 4종 구조에서 호출 함수와 입력만 바꾼다.

변형 B — gets() 금지를 문서로 재현

입력BadGood
gets() 를 fgets() 와 비교크기 인자가 없다크기 인자를 받는다
짧은 입력정상정상

변형 C — 위험 함수 목록을 코드에 강제하기

입력BadGood
위험 함수 목록 (gets, strcpy, vfork …) 을 코드에 강제목록이 없다목록에 있으면 빌드/검사 실패
목록에 없는 함수통과통과

3-1. 빌드와 실행 (Makefile, gcc)

Makefile 은 템플릿 체화 드릴 README 와 같은 파일이다. recipe 줄은 반드시 탭으로 들여쓴다.

실행 명령이다.

make D=sd55_dangerfunc V=main SRC="sd55_dangerfunc/src/dangerfunc.c sd55_dangerfunc/test/test.c"
  • 마지막 줄이 PASS 이고 경고 0 이면 통과다.
  • -Werror 때문에 컴파일이 안 되면 테스트 이전에 코드를 고친다.

4. 자주 하는 실수

실수왜 문제인가
”자식에서 부모 변수를 안 건드리면 vfork도 안전하다”고 생각이론적으로는 맞지만, 그 규칙을 지키는 걸 컴파일러도 리뷰어도 강제할 수 없다.
”조심해서 쓰면 안전한 함수”는 결국 언젠가 실수로 위반된다 — 그래서 애초에 금지 목록에 올린다
vfork()를 fork()로 바꾸면 성능이 크게 나빠진다고 걱정현대 리눅스의 fork()는 Copy-on-Write로 구현돼 있어 실제 메모리 복사가 거의 일어나지 않는다.
vfork()가 필요한 성능상의 이유는 대부분의 애플리케이션 코드에는 해당하지 않는다
위험 함수 목록을 “예전에 취약했던 함수들”로만 이해gets()처럼 아예 표준에서 삭제된 사례도 있듯, 이 목록은 고정된 게 아니라 계속 갱신된다.
새 프로젝트를 시작할 때마다 위험함수 치환표를 다시 확인하는 습관이 필요하다

5. 모범답안 (변형 A)


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