백악관이 C, C++ 언어 사용을 금지한 이유

여러분들 올해 3월에 백악관에서 C언어 사용을 금지한거 알고 계셨나요? C언어가 보안상 취약해서 현재까지 이 점을 이용한 사이버 공격이 계속 되고 있다고 하죠. 2024년 가장 많이 사용되는 프로그래밍 언어 중 상위 5개 안에 들어가던 C언어가 이제는 보안상 안전한 rust 등으로 대체가 될 전망이라고 합니다.
 

White House urges developers to dump C and C++

InfoWorld News Feb 27, 20245 min

Biden administration calls for developers to embrace memory-safe programing languages and move away from those that cause buffer overflows and other memory access vulnerabilities.

Biden 행정부는 개발자들이 메모리 안전한 프로그래밍 언어를 채택하고 버퍼 오버플로우 및 기타 메모리 접근 취약점을 유발하는 언어에서 벗어날 것을 촉구하고 있습니다.

 
 
최근 백악관의 사이버 안보 관련 기관인 국가 사이버 감독실(ONCD)은 개발자들에게 C 및 C++와 같은 메모리 안전성 문제가 있는 프로그래밍 언어의 사용을 중단하고, Rust와 같이 메모리 안전한 프로그래밍 언어를 사용할 것을 권장했습니다. 이는 사이버 공격의 위험을 줄이기 위한 조치로, 메모리 접근과 관련된 버그와 취약점을 방지하기 위함입니다. 
 
C언어는 메모리 관리에 있어서 안전하지 않으며, 가비지 수집기(garbage collector)가 없어 메모리 누수와 같은 문제를 일으킬 수 있습니다. 이로 인해 해커들이 프로그램을 해킹하거나 시스템을 제어할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 가비지 수집기가 내장된 언어를 사용하는 것이 좋습니다. 그러나 가비지 수집기가 있는 언어를 사용하는 것은 프로그램의 속도를 느리게 만들 수 있으며, 이로 인해 성능 저하가 발생할 수 있습니다. 따라서 가비지 수집기가 없지만 메모리 보안이 안전한 코드를 작성할 수 있는 언어, 예를 들어 Rust, Ada와 같은 언어를 사용하는 것이 가장 좋습니다.
 
 
이 기사 관련해서  노마드 코더님이 설명해주신 영상 가져와 봤어요~
 

 

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가비지 컬렉터(GC, Garbage Collector)란?

 
사용하지 않는 객체의 메모리를 GC가 주기적으로 검사해서 청소 해 주는 역할을 해요. 우리가 알고 있는 언어 중 가비지 컬렉터를 내장하고 있는 대표적인 언어는 자바입니다.
자바 가비지 컬렉터(GC)는 주로 힙(heap) 영역에서만 작동하는데요.  힙 영역은 동적으로 객체가 생성되고 할당되는 주요 공간이기 때문에 GC가 힙영역에 집중하여 메모리 누수를 방지하고,
비활성 객체를 정리하는 역할을 하는거죠. 반면 반면, 스택(stack) 영역과 메서드(method) 영역은 GC의 관리 대상이 아닙니다.
예를 들면 스택 메모리는 메서드 호출이 완료되면 자동으로 해제되기 때문에 GC의 개입이 필요하지 않습니다.

아래 그림처럼 Heap 영역에 있는 객체 중, 메서드나 스택 영역에서 참조하고 있지 않은 객체가 바로 GG의 대상이 되죠.
 

출처 -  https://coding-factory.tistory.com/829

 

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C언어는 가비지 컬렉터를 내장하고 있지 않다. (메모리 직접 관리)

 
반면, C, C++와 같은 Unmanaged language에서는 alloc을 한 후에 free()를 반드시 해줘야 됐었다는 사실, 기억나시죠?
직접 메모리를 해제하는 작업인데요, 만약 이 작업을 올바르게 수행하지 않으면 할당된 메모리가 반환되지 않아 메모리 누수(Memory Leak)나 댕글링 포인터(Dangling Pointer)가 발생합니다. 이러한 문제들은 프로그램의 안정성과 보안을 저해할 수 있습니다.
 
1. 동적 메모리 할당 후 해제하지 않음
2. 잘못된 시점에서 메모리 해제
3. 반복적인 할당과 해제
 
특히 프로그램 규모가 커지면 동적으로 할당된 메모리 개수가 늘어나게 되는데, 그 때 부터는 할당된 메모리들의 생명주기를 하나도 빠짐없이 관리하는 것은 거의 불가능하기 때문에 제때 올바른 방법으로 메모리 관리를 하지 않으면 보안취약점이 많아집니다.
 

 

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버퍼 오버플로 관련한 해킹 문제

 
버퍼 오버플로는 버퍼에 데이터를 쓰는 소프트웨어가 버퍼의 용량을 초과하여 인접한 메모리 위치까지 덮어쓸 때 발생하는 보안 취약현상입니다. 달리 말하자면, 메모리가 충분하지 않은 컨테이너에 너무 많은 정보가 전달되어 결국 해당 정보가 인접한 컨테이너의 데이터를 대체하게 되는 것입니다. 그래서 버퍼 오버플로는 프로그램 실행을 방해하거나 제어하기 위해 컴퓨터의 메모리를 수정하려는 공격자가 악용하는 수단이 됩니다. 

 

공격자는 조작된 입력을 프로그램에 의도적으로 삽입하여 프로그램이 해당 입력을 충분히 크지 않은 버퍼에 저장하도록 하여 버퍼 공간에 연결된 메모리 일부를 덮어쓰게 할 수 있습니다. 프로그램의 메모리 레이아웃이 잘 정의되어 있다면 공격자는 실행 코드가 포함된 것으로 알려진 영역을 의도적으로 덮어쓸 수 있습니다. 그런 다음 공격자는 이 코드를 자신의 실행 코드로 대체하여 프로그램의 작동 방식을 크게 변경할 수 있습니다. 예를 들어 메모리의 덮어쓴 부분에 포인터(메모리의 다른 위치를 가리키는 객체)가 포함되어 있는 경우 공격자의 코드는 해당 코드를 익스플로잇 페이로드를 가리키는 다른 포인터로 대체할 수 있습니다. 이렇게 하면 전체 프로그램의 제어권이 공격자의 코드로 넘어갈 수 있습니다.
 
특히 C와 C++는 메모리에 있는 데이터에 액세스하거나 덮어쓰는 것에 대한 보호 기능이 내장되어 있지 않으므로 버퍼 오버플로에 매우 취액합니다. Windows, Mac OSX, Linux도 C나 C++으로 작성된 부분을 포함하기 때문에 메모리 누수를 이용한 공격에 취약점이 있다는 것이죠.
 

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버퍼 오버플로 유형

출처: https://www.cloudflare.com/ko-kr/learning/security/threats/buffer-overflow/
 

• 스택 오버플로 공격 - 가장 일반적인 유형의 버퍼 오버플로 공격으로, 호출 스택*의 버퍼를 오버플로시키는 공격입니다.
• 힙 오버플로 공격 - 이 유형의 공격은 힙*으로 알려진 개방형 메모리 풀의 데이터를 대상으로 합니다.
• 정수 오버플로 공격 - 정수 오버플로의 경우에는 산술 연산으로 인해 저장하려는 정수 유형에 비해 너무 큰 정수가 생성되며, 이로 인해 버퍼 오버플로가 발생할 수 있습니다.
• 유니코드 오버플로 - 유니코드 오버플로는 ASCII 문자를 예상하는 입력에 유니코드 문자를 삽입하여 버퍼 오버플로를 생성합니다.(ASCII와 유니코드는 컴퓨터가 텍스트를 표현할 수 있도록 하는 인코딩 표준입니다.예를 들어 문자 'a'는 ASCII에서 숫자 97로 표시됩니다.ASCII 코드는 서양 언어의 문자만 지원하지만, 유니코드는 지구상의 거의 모든 문자 언어의 문자를 생성할 수 있습니다.유니코드로 사용할 수 있는 문자가 훨씬 더 많으므로 유니코드 문자가 가장 큰 ASCII 문자보다 큰 경우가 많습니다).

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아래 블로그는 Garbage 컬렉터 작동 원리를 잘 정리해 놓으셔서 스크랩 해왔습니다.
왜 C언어가 메모리 안전에 취약한지 더 많은 정보가 궁금하신 분은 아래 블로그 글 참조 해 주세요~
 
 

백악관이 C, C++ 언어 사용을 금지한 이유 - Rust, Ada 시대의 시작?

 
 

[C#] 가비지 컬렉터(Garbage Collector)

 

[시스템] Memory-leak 메모리 누수