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Integer Overflow

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Información Básica

En el corazón de un desbordamiento de enteros se encuentra la limitación impuesta por el tamaño de los tipos de datos en la programación informática y la interpretación de los datos.

Por ejemplo, un entero sin signo de 8 bits puede representar valores de 0 a 255. Si intentas almacenar el valor 256 en un entero sin signo de 8 bits, se envuelve de vuelta a 0 debido a la limitación de su capacidad de almacenamiento. De manera similar, para un entero sin signo de 16 bits, que puede contener valores de 0 a 65,535, sumar 1 a 65,535 envolverá el valor de vuelta a 0.

Además, un entero con signo de 8 bits puede representar valores de -128 a 127. Esto se debe a que un bit se utiliza para representar el signo (positivo o negativo), dejando 7 bits para representar la magnitud. El número más negativo se representa como -128 (binario 10000000), y el número más positivo es 127 (binario 01111111).

Valores máximos

Para posibles vulnerabilidades web es muy interesante conocer los valores máximos admitidos:

fn main() {

let mut quantity = 2147483647;

let (mul_result, _) = i32::overflowing_mul(32767, quantity);
let (add_result, _) = i32::overflowing_add(1, quantity);

println!("{}", mul_result);
println!("{}", add_result);
}

Desbordamiento de enteros

El desbordamiento de enteros ocurre cuando se intenta almacenar un valor en una variable que excede su capacidad máxima. Esto puede conducir a resultados inesperados y potencialmente a vulnerabilidades de seguridad si no se maneja correctamente.

Ejemplo de desbordamiento de enteros en C

#include <stdio.h>

int main() {
    unsigned short a = 65535;
    a = a + 1;
    
    printf("El valor de a es: %hu\n", a);

    return 0;
}

En este ejemplo, la variable a es un unsigned short que tiene una capacidad máxima de 65535. Al intentar sumarle 1, se produce un desbordamiento de enteros y el valor resultante será 0 en lugar de 65536.

Para evitar desbordamientos de enteros, es importante validar las entradas de datos y realizar comprobaciones adecuadas al realizar operaciones aritméticas.

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int main() {
int a = INT_MAX;
int b = 0;
int c = 0;

b = a * 100;
c = a + 1;

printf("%d\n", INT_MAX);
printf("%d\n", b);
printf("%d\n", c);
return 0;
}

Ejemplos

Desbordamiento puro

El resultado impreso será 0 ya que hemos desbordado el char:

#include <stdio.h>

int main() {
unsigned char max = 255; // 8-bit unsigned integer
unsigned char result = max + 1;
printf("Result: %d\n", result); // Expected to overflow
return 0;
}

Conversión de Firmado a No Firmado

Considere una situación en la que se lee un entero firmado desde la entrada del usuario y luego se utiliza en un contexto que lo trata como un entero no firmado, sin una validación adecuada:

#include <stdio.h>

int main() {
int userInput; // Signed integer
printf("Enter a number: ");
scanf("%d", &userInput);

// Treating the signed input as unsigned without validation
unsigned int processedInput = (unsigned int)userInput;

// A condition that might not work as intended if userInput is negative
if (processedInput > 1000) {
printf("Processed Input is large: %u\n", processedInput);
} else {
printf("Processed Input is within range: %u\n", processedInput);
}

return 0;
}

En este ejemplo, si un usuario ingresa un número negativo, será interpretado como un entero sin signo grande debido a la forma en que se interpretan los valores binarios, lo que potencialmente puede llevar a un comportamiento inesperado.

Otros Ejemplos

(((argv[1] * 0x1064deadbeef4601) & 0xffffffffffffffff) == 0xD1038D2E07B42569)

ARM64

Esto no cambia en ARM64 como se puede ver en esta publicación de blog.

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