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OpenSSL 内存泄漏修复全景：119 个历史 Commit 的类型分析与防御启示

ai 2025/7/5 15:12:26

1 前言

openssl 开源库作为 C/C++ 项目中常用的组件库，截至 2025年7月4日 ，openssl 的提交记录包含 119 个 Fix memory leak 。

本文基于源码 Commit 分析，揭示了 OpenSSL 内存泄漏修复从被动应对到主动防御的演进趋势，给各位 C/C++ 开发者提供了从漏洞分类到防御实践的完整参考。

2 内存泄漏类型分类

1. 动态内存分配未释放

  • 场景：使用malloc/new分配内存后未调用free/delete释放
  • Commit ID示例：
    • 6543f34：PKCS7_add_signed_attribute失败时未释放seq指针
    • 20a2f3b：ecdsa_keygen_knownanswer_test未释放EC_POINT对象
    • d48874a：sk_OPENSSL_STRING_push返回失败时未释放字符串数组

示例代码 DIFF：

-    return PKCS7_add_signed_attribute(si, NID_id_smime_aa_signingCertificate,
-                                      V_ASN1_SEQUENCE, seq);
+    if (!PKCS7_add_signed_attribute(si, NID_id_smime_aa_signingCertificate,
+                                    V_ASN1_SEQUENCE, seq)) {
+        ASN1_STRING_free(seq);
+        return 0;
+    }
+    return 1;
  • 发现方式：人工代码审查、单元测试

2. 资源句柄未关闭

  • 场景：BIO对象、SSL会话、文件句柄等资源未正确释放
  • Commit ID示例：
    • 857c223：load_key_certs_crls使用stdin时未关闭BIO对象
    • 9561e2a：PSK会话文件加载后未释放会话资源
    • 35b1a43：tls_decrypt_ticket未释放HMAC_CTX和EVP_CIPHER_CTX

示例代码 DIFF：

-    return PKCS7_add_signed_attribute(si, NID_id_smime_aa_signingCertificate,
-                                      V_ASN1_SEQUENCE, seq);
+    if (!PKCS7_add_signed_attribute(si, NID_id_smime_aa_signingCertificate,
+                                    V_ASN1_SEQUENCE, seq)) {
+        ASN1_STRING_free(seq);
+        return 0;
+    }
+    return 1;
  • 发现方式：Valgrind内存分析、功能测试

3. 容器/栈内存泄漏

  • 场景：数组、链表等容器结构在错误路径未清空
  • Commit ID示例：
    • 1c42216：crl2pkcs7工具错误路径未释放OPENSSL_STRING栈
    • 55500ea：X509_verify_cert未释放证书扩展数据栈
    • 4798e06：X509V3_add1_i2d未释放证书扩展对象

示例代码 DIFF：

         bio = BIO_new_fp(stdin, 0);
-        if (bio != NULL)
+        if (bio != NULL) {ctx = OSSL_STORE_attach(bio, "file", libctx, propq,get_ui_method(), &uidata, NULL, NULL);
+            BIO_free(bio);
+        }
  • 发现方式：Coverity静态分析、集成测试

4. 跨模块资源泄漏

  • 场景：引擎(ENGINE)、密码学模块间资源未协调释放
  • Commit ID示例：
    • 8c63b14：engine_cleanup_add_first未释放引擎辅助结构
    • a076951：X509_PUBKEY_set创建新密钥后未释放旧资源
    • 3a1d2b5：i2d_ASN1_bio_stream未释放ASN.1编解码状态数据

示例代码 DIFF：

item = int_cleanup_item(cb);
-    if (item)
-        sk_ENGINE_CLEANUP_ITEM_insert(cleanup_stack, item, 0);
+    if (item != NULL)
+        if (sk_ENGINE_CLEANUP_ITEM_insert(cleanup_stack, item, 0) <= 0)
+            OPENSSL_free(item);
  • 发现方式：模块间接口测试、人工代码审查

5. 异常处理路径泄漏

  • 场景：函数在异常/错误返回时未执行清理逻辑
  • Commit ID示例：
    • 009fa4f：test_evp_cipher_pipeline错误时未释放密码学上下文
    • fa856b0：copy_issuer中sk_GENERAL_NAME_reserve失败未释放ialt
    • b2474b2：tls_parse_ctos_psk错误路径未释放SSL_SESSION

示例代码 DIFF：

if (sesstmp == NULL) {SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
-                return 0;
+                goto err;
}
SSL_SESSION_free(sess);
sess = sesstmp;
  • 发现方式：错误注入测试、AddressSanitizer

3 测试与验证方式分类

1. 静态分析工具

  • 工具：Coverity、Clang Scan-Build
  • Commit ID示例：
    • 009fa4f：Coverity检测到test_evp_cipher_pipeline泄漏
    • 33c4187：Coverity发现apps/cmp.c资源泄漏
    • 8515534：Coverity报告crltest错误路径泄漏

示例代码 DIFF：

-    aint = ASN1_INTEGER_new();
-    if (aint == NULL || !ASN1_INTEGER_set(aint, value))
+    if ((aint = ASN1_INTEGER_new()) == NULL)goto oom;val = ASN1_TYPE_new();
-    if (val == NULL) {
+    if (!ASN1_INTEGER_set(aint, value) || val == NULL) {ASN1_INTEGER_free(aint);goto oom;}
@@ -2065,6 +2064,7 @@ static int handle_opt_geninfo(OSSL_CMP_CTX *ctx)return 1;oom:
+    ASN1_OBJECT_free(type);CMP_err("out of memory");return 0;}
  • 特点：可发现代码逻辑缺陷，提前预防泄漏

2. 动态内存检测

  • 工具：AddressSanitizer(ASan)、Valgrind
  • Commit ID示例：
    • a906436：ASan检测到x509_req_test中53字节泄漏
    • 6b5c7ef：ASan发现TLS1.2压缩导致35KB泄漏
    • 9c7a780：Valgrind定位到内存泄漏报告未释放bio_err

示例代码 DIFF：

@@ -435,6 +431,10 @@ int main(int Argc, char *ARGV[])#endifapps_shutdown();CRYPTO_mem_leaks(bio_err);
+    if (bio_err != NULL) {
+        BIO_free(bio_err);
+        bio_err = NULL;
+    }OPENSSL_EXIT(ret);}
  • 特点：运行时捕获实际泄漏，定位具体分配位置

3. 单元与功能测试

  • 场景：密钥生成、证书验证、加密解密等测试用例
  • Commit ID示例：
    • 21f0b80：ssl_old_test.c中TLS密钥协商测试泄漏
    • 81d61a6：ectest椭圆曲线测试未释放临时密钥
    • c5d0612：asynctest异步测试未调用清理函数
  • 发现方式：测试覆盖率分析、持续集成(CI)

4. 模糊测试(Fuzzing)

  • 工具：libFuzzer、oss-fuzz
  • Commit ID示例：
    • 6afef8b：libFuzzer发现无效CertificateRequest泄漏
    • 1400f01：libFuzzer检测到ASN.1编解码泄漏
    • a1d6a0b：oss-fuzz发现tls_parse_stoc_key_share泄漏

示例代码 DIFF：

@@ -1027,6 +1027,7 @@ int tls_parse_stoc_key_share(SSL *s, PACKET *pkt, int *al)PACKET_remaining(&encoded_pt))) {*al = SSL_AD_DECODE_ERROR;SSLerr(SSL_F_TLS_PARSE_STOC_KEY_SHARE, SSL_R_BAD_ECPOINT);
+        EVP_PKEY_free(skey);return 0;}
  • 特点：通过异常输入触发边缘场景泄漏

4 防御与修复措施分类

1. 错误处理优化

  • 措施：统一使用goto err模式，确保所有路径释放资源
  • Commit ID示例：
    • 6543f34：在失败路径添加free(seq)
    • fa856b0：在通用错误路径添加sk_GENERAL_NAME_free(ialt)
    • b2474b2：错误路径中调用SSL_SESSION_free(sess)
  • 实现方式：代码重构，增加统一清理标签

示例代码 DIFF：

@@ -648,8 +648,12 @@ static int ossl_ess_add1_signing_cert(PKCS7_SIGNER_INFO *si,}OPENSSL_free(pp);
-    return PKCS7_add_signed_attribute(si, NID_id_smime_aa_signingCertificate,
-                                      V_ASN1_SEQUENCE, seq);
+    if (!PKCS7_add_signed_attribute(si, NID_id_smime_aa_signingCertificate,
+                                    V_ASN1_SEQUENCE, seq)) {
+        ASN1_STRING_free(seq);
+        return 0;
+    }
+    return 1;}

2. 智能指针与引用计数

  • 措施：使用组件特定释放函数(如SSL_SESSION_free)
  • Commit ID示例：
    • 4798e06：使用X509V3_EXT_free释放扩展对象
    • 70f589a：BN_rand_range提前检查rnd指针NULL
    • 20c7feb：DTLS记录层释放前检查消息缓冲区
  • 实现方式：封装资源管理类，自动处理生命周期

示例代码 DIFF：

@@ -136,6 +136,11 @@ static int bnrand_range(BNRAND_FLAG flag, BIGNUM *r, const BIGNUM *range,int n;int count = 100;+    if (r == NULL) {
+        ERR_raise(ERR_LIB_BN, ERR_R_PASSED_NULL_PARAMETER);
+        return 0;
+    }
+

3. 防御性编程

  • 措施：分配前验证参数，失败时立即释放已分配资源
  • Commit ID示例：
    • d48874a：检查sk_OPENSSL_STRING_push返回值
    • 19b87d2：s390x_HMAC_CTX_copy先释放目标缓冲区
    • 62b0a0d：CTLOG_new_from_base64限制填充字符数
  • 实现方式：前置条件检查，分层错误处理

4. 工具辅助修复

  • 措施：集成静态分析结果，针对性修复
  • Commit ID示例：
    • 33c4187：根据Coverity报告修复apps/cmp.c泄漏
    • 8515534：根据Valgrind输出修复BIO引用计数
    • d0a4b7d：修复libFuzzer发现的DTLS碎片泄漏
  • 实现方式：建立漏洞修复工作流，关联工具报告

5 代码提交分析

泄漏类型部分Commit ID示例发现方式
动态内存未释放6543f34, 20a2f3b, d48874a, 70f589a人工审查、单元测试
资源句柄未关闭857c223, 9561e2a, 35b1a43, 28adea9Valgrind、功能测试
容器/栈泄漏1c42216, 55500ea, 4798e06, 74c929dCoverity、集成测试
跨模块资源泄漏8c63b14, a076951, 3a1d2b5, 981a5b7接口测试、人工审查
异常路径泄漏009fa4f, fa856b0, b2474b2, 026e012错误注入、ASan
静态分析发现009fa4f, 33c4187, 8515534, a1d6a0bCoverity、Clang Scan-Build
动态内存检测a906436, 6b5c7ef, 9c7a780, d0a4b7dASan、Valgrind
单元功能测试21f0b80, 81d61a6, c5d0612, 875db35CI测试、覆盖率分析
模糊测试发现6afef8b, 1400f01, a1d6a0b, 1b8f193libFuzzer、oss-fuzz

可以在命令行通过 git show <Commit ID> 查看特定提交的详细信息。

6 总结

OpenSSL内存泄漏修复呈现以下特点：

  1. 泄漏成因：错误处理路径遗漏释放、跨模块资源管理不一致、高并发场景竞争条件。
  2. 检测手段：静态分析( Coverity )、动态检测( ASan )、模糊测试( libFuzzer )形成互补。
  3. 修复趋势：从被动修复转向主动防御，通过RAII原则和智能指针减少人为错误。
  4. 最佳实践：统一错误处理模式、定期运行内存分析工具、在CI中集成泄漏检测。

我的后续文章将具体讲解这些典型漏洞的原理和检测工具的具体应用。

http://www.xdnf.cn/news/14790.html

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