通过竞争条件攻入系统的示例
首先，了解竞争条件的基本概念。在大部分情况下，程序是按顺序执行的。然而，当多个线程同时修改或访问共享资源时，如果没有正确的同步，可能会导致非预期的结果。攻击者可以利用这些竞争点来改变正常的操作流程。
以下为一个简单的例子：
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
int balance = 0;
pthread_mutex_t lock;
void *deposit(void *arg) {
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
pthread_mutex_lock(&lock); // 正确的做法是锁住资源
balance++;
pthread_mutex_unlock(&lock);
}
return NULL;
}
void *withdraw(void *arg) {
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
pthread_mutex_lock(&lock);
balance--;
pthread_mutex_unlock(&lock);
}
return NULL;
}
int main() {
pthread_t t1, t2;
pthread_mutex_init(&lock, NULL);
pthread_create(&t1, NULL, deposit, NULL);
pthread_create(&t2, NULL, withdraw, NULL);
pthread_join(t1, NULL);
pthread_join(t2, NULL);
pthread_mutex_destroy(&lock);
printf("Final balance: %d\n", balance);
return 0;
}
```
在上述代码中，使用了`pthread_mutex_lock`和`pthread_mutex_unlock`来避免竞争条件。然而，如果这些锁机制被移除，程序可能会表现出未定义行为。本质上，如果多个线程在没有锁的情况下同时更新`balance`变量，最终的余额可能与预期不同。
假设攻击者有机会在没有锁的情况下执行，他们可能故意多次插入一个时间窗口，让程序的某个条件总是返回预期之外的结果。
进一步来看，攻击者还可以针对web应用来利用竞争条件进行资源操控。例如，一个web系统在处理用户请求时没有正确管理并发访问，攻击者可能重复快速发送请求以便同时修改库存，这样就能不合法地购买更多商品。
以下是一个简单的PHP示例：
```php
<?php
$connection = new mysqli("localhost", "username", "password", "database");
function purchaseItem($userId, $itemId) {
global $connection;
$connection->begin_transaction();
$result = $connection->query("SELECT stock FROM items WHERE id = $itemId FOR UPDATE");
$row = $result->fetch_assoc();
if ($row['stock'] > 0) {
$connection->query("UPDATE items SET stock = stock - 1 WHERE id = $itemId");
$connection->query("INSERT INTO purchases (user_id, item_id) VALUES ($userId, $itemId)");
$connection->commit();
echo "Purchase successful!";
} else {
$connection->rollback();
echo "Item out of stock!";
}
}
purchaseItem(1, 42);
?>
```
在此PHP代码中，数据库事务和`FOR UPDATE`锁用于确保库存检查和更新操作的原子性。但是，如果锁机制或事务管理不当，攻击者可以在并发请求中导致库存错误。因此，正确的同步和并发管理是预防竞争条件攻击的关键。