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Arquivo mensal: novembro 2011

A magia dos Bits

Antes de entender a magia dos bits vamos ver algo leve, claro em
linguagem C , bem como dar uma introdução ao entendimento de bits
e seu funcionamento em variáveis.

Captura de Tela 2014-07-14 às 21.14.21

Uma variável do tipo “int” tem 4bytes ou seja 32bits

se você faz:

 "int var = 3;"

Então temos:

4bytes = 32bits
cada octeto é um byte, meio octeto pode-se chamar de nibble.
“…00000000 00000000 00000011”

cada casa de número binário contamos como um bit
bit nada mais é que mnemônico para “Binary digiT”

Para saber número de bytes de uma variável usamos operador “sizeof(var)”
que nos retorna o valor em bytes da variável.

Se desejamos saber valor binário de um número fazemos divisão por 2
e enquanto o resto da divisão for diferente de “1” fazemos a divisão
no final pegamos os restos ao contrário para ser o resultado final

número 12 para binário logo:

12 | 2
12 +------                   1100 <-- resultado ao contrário
 0  6    | 2              -------------
         +-----
    0      3  | 2
              +-----
          1     1

Resultado 1100,repare que só temos um nibble ou seja um semiocteto
metade de 1 byte ou seja 4bits, lembra 1byte é 8 bits.

façamos então um programa para automatizar a tarefa de converter
decimal para binário

#include <stdio.h>

int main()
{
 int bin[8],num=0,counter=0;

 puts("Dec2Bin\n digite um numero");
 scanf("%d",&num);

//para somente quando a divisão der "1"
 while(num!=1)
 {
//pegamos o resto da divisão ou se tiver um resultado é 1 se não é 0
  bin[counter]=(num%2)?1:0;
//dividimos num por 2 e armazenamos em num para pegar o próximo resto
  num/=2;
  counter++;
 }
 bin[counter]=num;

//mostramos o array ao contrário
 printf("\nResultado: ");
 while(counter!=-1)
 {
  printf("%d",bin[counter]);
  counter--;
 }
 printf("\n");

 return 0;
}

continuando, tem outra forma melhor de se fazer isso, mas não
é hora de abordar isso agora.

Introdução Escovação de Bits “BitWise”
=======================================

Quando dizemos escovação de bits é uma mera referência ao trabalho
de manipular bits para se obter certos resultados. pessoal que trabalha
com microcontrolador seja AVR,PIC por muitas vezes tem que fazer tal
manipulação. Quando queremos desempenho escovação de bits pode nos
ajudar também embora o compilador já otimize muitas das tarefas.Outra
utilização é em tratamento de imagens e manipulação das mesmas,OpenCV
mesmo obriga você usar sempre que não existe uma solução pronta…

Bit Shifting “deslocamento de bit”
======================================

Deslocar um bit nada mais é que mudar o bit da sua posição original
para se chegar num certo resultado,chamamos esta técnica de bit shift
é um mnemônico do assembly “shl,shr”(shifiting left,shifiting right),
vamos a um exemplo de deslocamento para esquerda:

 int var = 3;
 var <<= 1;

 o nosso 3

  0011

 recebeu um deslocamento para esquerda

  0110

resultou em “6”, pode dar uma ilusão de aritmética de produto ou de
adição por ele mesmo, mas foi o resultado do deslocamento, forma
matemática correta segundo o livro do K&R para explanar nossa expressão
do exemplo seria “2*3¹”.

agora vamos ver deslocamento para direita:

 int var = 100;

 temos então 1100100

 var >>= 2; 

 removemos os dois últimos digitos 

  11001

nos resulta “25”,forma matemática para tal é a seguinte “(100/2)²”
você me diz 25mil, cadê os zeros ? como disse remove os dois últimos
dígitos.

Mascaramento de Bit
======================

OR

Vamos ao operador “|” tem o mnemonico “OR” em assembly, vamos entender seu impacto

 x=26|19;

   11010
 | 10011
 ---------
   11011   ==  27

AND

Agora o “&” mnemônico com “AND” em assembly

 x=26&19;

   11010
 & 10011
 ---------
   10010 == 18

NOT

O “~” é mnemônico com “NOT” ou seja ele é uma negação, fazendo um efeito inverso
do seu valor carregado, ou seja onde está 1 fica zero e vice e versa.

 x=~26; 

  11010
   flip
  00101

resultado seria -27, Como mas por que não 5 ? lembra que falei um “int” é
4 bytes equivale a 32bits, então

0000 0000 0001 1010

1111 1111 1110 0101

agora sim,eu fiz em nibble para não precisar escrever muito…

XOR

O “^” é mnemônico para o XOR

 x=26^19;

   11010
 ^ 10011
 ---------
   01001  == 9

veja se a tabela ne ajuda

,---,---,--------,
| a | b |  a ^ b |  pode-se fazer SWAP sem usar uma terceira variável
|---|---|--------|  exemplo:
| 0 | 0 |   0    |
| 0 | 1 |   1    |  int A=4,B=7;
| 1 | 0 |   1    |  A^=B; B^=A; A^=B;
| 1 | 1 |   0    |  // "A" agora vale 7
'---'---'--------'
 alguns usam XOR em criptografia também...

Escovando Bits
================

Vamos usar bitwise para obter “desempenho” vejamos
alguns códigos com bitwise


// programa para verificar se é impar ou par
main(int argc,char *argv[]){printf("%s\x0a",(!((atoi(argv[1]))&1))?"Par":"impar");}
// Isso = "x&1" usa mesma lógica disso "x%2"
// se retornar 0 é por que o último num binário é ZERO ou seja PAR...

// Sempre que precisar verificar se um número é multiplo
// fazer
resto = num & (divisor - 1);
x = 122 % 6;
//forma mais rápida
x = 122 & (6 - 1);

/*
se quiser fazer casting de float para Int
invés de fazer Casting de Float para Int assim "x = int(3.142)",
faça assim "x=3.142>>0;", melhora desempenho em 10%
*/
//operações ternárias são rapidas mas bit a bit são mais</b>
//invés
i = x < 0 ? -x : x;
//faça
i = (x ^ (x >> 31)) - (x >> 31);

//Comparando dois inteiros
x = a * b > 0;
//melhor forma
x = a ^ b >= 0;

//Comparar duas variáveis ver qual é a maior e menor
gamma = y ^ ((x ^ y) & -(x < y)); // gamma=menor(x, y)
gamma = x ^ ((x ^ y) & -(x < y)); // gamma=maior(x, y)

//Determinar se um inteiro é uma potência de 2
x = v && !(v & (v - 1));
//vai retornar verdadeiro ou falso 😉

//média para int
int a=6,b=8; printf("%d\n",((a&b)+(a^b)>>1));

//verificar se a posição "n" em bit é "1"
if( n & 1 << i ) 

lembra do nosso código simples de converter decimal para binário
vamos fazer um usando escovação de bits 🙂

// retirado da header beer.h https://github.com/CoolerVoid/C/edit/master/beer.h
char * dec2bin(int n, char * string)
{
 int i;
 static int size = 8 * sizeof(int);

  for(i = size - 1; i >= 0; i--, n >>= 1)
   string[i] = (01 & n) + '0';

 string[size] = '\0';
 return string;
}

calcular raiz quadrada escovando bit por que não…

// retirado da header beer.h https://github.com/CoolerVoid/C/edit/master/beer.h
int bit_sqrt(int num)
{
//so 32 is sizeof(int)<<3
 int num0=num,result=0,tbit=1<<((sizeof(int)<<3)-2);

 if(num<=0)
 {
  printf("error bit_sqrt(), num = %d ",num);
  return -1;
 }

 while(tbit>num0)
  tbit>>=2;
 while(tbit^0)
 {
  if(num0>=result+tbit)
  {
   num0-=result+tbit;
   result=(result>>1)+tbit;
  }else
   result>>=1;
  tbit>>=2;
 }
 return result;
}

não se compara esta função a de APIs como GMP,OpenSSL
mesmo por que é uma função simples muito menos a “math.h”,
foi mais para ilustrar.

posso usar bitwise em strings ?
se for um ponteiro por que não

// return reverse string
char *strrev(char *str)
{
 char *p1, *p2;

 if(! str || ! *str)
  return str;
 for(p1 = str, p2 = str + strlen(str) - 1; p2 > p1; ++p1, --p2)
 {
  *p1 ^= *p2;
  *p2 ^= *p1;
  *p1 ^= *p2;
 }
 return str;
}

esse assunto é gigante vou ficar por aqui, por final
sugiro que leiam caso queiram se aprofundar no assunto
de bitwise , o livro “hacker’s delight”

hackers delight

2d175-hackers_delight

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9 Comentários

Publicado por em novembro 24, 2011 em hacking, Linguagem C, math

 

Race Conditions

O que é ?

Em palavras simples “Race Condition” é rotulado quando o código é uma condição não atômica ou seja thread-unsafe e não reentrante, uma condição de corrida é um comportamento anômalo causado pela dependência inesperada no tempo relativo de eventos, Race Condition pode ter vários contextos tais como em “threads”, “Time of check, time of use race condition”,”switch” em adição quando o desenvolvedor não trata todos os dados de entrada “stdin”, algum desses dados pode comprometer a integridade do sistema seja abrindo algum arquivo como “/etc/shadow“, fazendo disclosure de outros arquivos que você não gostaria, sim pode ter relação direta com a falha LFD(Local File Disclosure) na maioria dos casos comuns, mas condições de corrida estão além, imagina você manipular um arquivo temporário e criar um link simbólico para o local do qual gostaria, vou tentar passar um conceito básico neste post.
road_rash_-_1992_-_electronic_arts1
Vamos a um exemplo, tudo começa com uma má prática de permissão
ou acesso no file system com uso sem tratamento dos dados dos argumentos
passados para os syscalls exemplo open(),read(),chmod(),symlink(),unlink(),
lchown(),chown()
entre outras funções que envolve manipulação de permissões e
arquivos , “háha mais eu uso fopen()” rode um “strace” no executável do
seu programa que você terá uma surpresa o syscall open() estará la.
linguagens como Java,Perl,Ruby dependem da libC para rodar em unix
like fora as syscalls então não são imunes ao problema , irei mostrar
um ponto empírico;

cooler@lisperian:/etc$ LD_TRACE_LOADED_OBJECTS=1 jvm
linux-gate.so.1 => (0x0022a000)
libpthread.so.0 => /lib/i386-linux-gnu/libpthread.so.0 (0x0093f000)
libdl.so.2 => /lib/i386-linux-gnu/libdl.so.2 (0x00e12000)
libutil.so.1 => /lib/i386-linux-gnu/libutil.so.1 (0x00183000)
libssl.so.1.0.0 => /lib/i386-linux-gnu/libssl.so.1.0.0 (0x0018a000)
libcrypto.so.1.0.0 => /lib/i386-linux-gnu/libcrypto.so.1.0.0 (0x0031a000)
libz.so.1 => /lib/i386-linux-gnu/libz.so.1 (0x00110000)
libm.so.6 => /lib/i386-linux-gnu/libm.so.6 (0x00c15000)
libc.so.6 => /lib/i386-linux-gnu/libc.so.6 (0x00641000) --> aqui libC
/lib/ld-linux.so.2 (0x00b20000)

Relaxe normal a “jvm” do java depender de C ,poh DMR morreu ninguém falo nada
se fosse o James Gosling! hehehe…

Ao falar de “Race Conditions” no contexto de “threads”, temos duas formas condições não atômicas
e atômicas ,condições atômicas não são vulneráveis , mas as condições não atômicas
são vulneráveis são thread-unsafe e não reentrantes.

*O que é “não reentrante” ?

Não reentrante refere-se a qualidade duma subrotina de ser executada concorrentemente
de forma insegura, é exatamente o antônimo de reentrante que seria uma subrotina segura.

Ex:


 int madruga = 2;

 int foo()
 {
   madruga += 8;
   return madruga;
 }

 int gamma()
 {
   return ( ( foo() -4 ) << 2) ;
 }

Se duas thread executar uma função seja foo() ou gamma()
vai dar algum bug com atropelamento da variável madruga
dando um resultado inesperado…

* O que é Thread-unsafe ?

A thread fica insegura quando os dados de forma concorrentemente
são alterados por usar uma variável global ou por não usar Lock por
mutex , quando usamos fork() não precisamos nos preocupar, mas ao usar
pthread por exemplo deve-se ter controle seja com mutex ou com semáfaros.

Ex

// gcc -o code code.c -lpthread
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <pthread.h>

int y=1;

void *foo(void * sum)
{
 y+=*(int *)sum;
 printf(" result: %d \n",y);
}

int main()
{
 int x=0,num_thread=20;
 void *pointer=&y;

 pthread_t * threads;
 threads = (pthread_t *) malloc(num_thread * sizeof (pthread_t));

  for(x = 0; x < num_thread; x++)
   if(pthread_create (&threads[x], NULL, foo, pointer) != 0)
    error ("pthread_create");

  for(x = 0; x < num_thread; x++)
   pthread_join (threads[x], NULL);

 free(threads);
 return 0;
}

veja que este código é executado sem nenhum controle dos dados
ficam de acordo com o acaso de uma entropia da concorrência das
threads…

vamos passar o valgrind usando a tool helgrind para analisar o programa

cooler@lisperian:~/race_condition$ valgrind --tool=helgrind ./thread
==4543== Helgrind, a thread error detector
==4543== Copyright (C) 2007-2010, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP et al.
==4543== Using Valgrind-3.6.1-Debian and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==4543== Command: ./thread
==4543==
resultado 2
==4543== Thread #3 was created
==4543== at 0x413A0B8: clone (clone.S:111)
==4543==
==4543== Thread #2 was created
==4543== at 0x413A0B8: clone (clone.S:111)
==4543==
==4543== Possible data race during read of size 4 at 0x804a028 by thread #3
==4543== at 0x804855D: foo (in /home/cooler/info_leak/race_condition/thread)
==4543== by 0x4028F62: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:221)
==4543== by 0x4052D30: start_thread (pthread_create.c:304)
==4543== by 0x413A0CD: clone (clone.S:130)
==4543== This conflicts with a previous write of size 4 by thread #2
==4543== at 0x8048566: foo (in /home/cooler/info_leak/race_condition/thread)
==4543== by 0x4028F62: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:221)
==4543== by 0x4052D30: start_thread (pthread_create.c:304)
==4543== by 0x413A0CD: clone (clone.S:130)
==4543==
==4543== Possible data race during write of size 4 at 0x804a028 by thread #3
==4543== at 0x8048566: foo (in /home/cooler/info_leak/race_condition/thread)
==4543== by 0x4028F62: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:221)
==4543== by 0x4052D30: start_thread (pthread_create.c:304)
==4543== by 0x413A0CD: clone (clone.S:130)
==4543== This conflicts with a previous write of size 4 by thread #2
==4543== at 0x8048566: foo (in /home/cooler/info_leak/race_condition/thread)
==4543== by 0x4028F62: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:221)
==4543== by 0x4052D30: start_thread (pthread_create.c:304)
==4543== by 0x413A0CD: clone (clone.S:130)
==4543==
resultado 4
resultado 8
resultado 16
resultado 32
resultado 64
resultado 128
resultado 256
resultado 512
resultado 1024
resultado 2048
resultado 4096
resultado 8192
resultado 16384
resultado 32768
resultado 65536
resultado 131072
resultado 262144
resultado 524288
resultado 1048576
==4543==
==4543== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
==4543== Use --history-level=approx or =none to gain increased speed, at
==4543== the cost of reduced accuracy of conflicting-access information
==4543== ERROR SUMMARY: 38 errors from 2 contexts (suppressed: 715 from 32)

O próprio valgrind já disse tudo …

Quanto ao fopen(),open() fica uma dica de como fazer da forma segura:

https://www.securecoding.cert.org/confluence/display/seccode/FIO03-C.+Do+not+make+assumptions+about+fopen%28%29+and+file+creation

Lembrando sempre de validar close(),fclose() também…

https://www.securecoding.cert.org/confluence/display/seccode/FIO22-C.+Close+files+before+spawning+processes

 

* Veja alguns exploits

-Famoso XPL que se aproveita de um race condition “h00lyshit”

-Race condition no bzexe pode comprometer integridade de um sistema veja

e muitos outros…

Nos casos mais comuns é se aproveitar de um arquivo aberto para usar “symlink()”
para dar disclosure de um “/etc/shadow” por exemplo, muitos programadores cometem erros
em permissões ou em usar “open()”, a dica em arquivos é usar “flock()” .

Um obrigado ao meu brother “sigsegv“,que está presente no servidor irc.freenode.net
canal #c-br, Valeu pela dicas de race condition sigsegv 😉

 
1 comentário

Publicado por em novembro 10, 2011 em hacking, Linguagem C, segurança de sistemas

 

Micro estação meteorológica com arduino

Bom ideia partiu de um colega que trabalhou com meteorologia , ele precisava de um sistema
que armazena-se temperatura do tempo durante cada dia e depois de 30 dias ou mais ele
precisava saber o temperatura de cada dia, ele me mostrou o sistema que tinha feito com arduino,
bom pensei por que não fazer igual ? bom de primeira ele me aconselhou usar sensor digital
invés de analógico , usar baterias de lítio etc…

bom não terminei a micro estação meteorológica mas já andei fazendo alguns protótipos
vou ilustrar o que foi feito,olhamos o material

1X – protoboard
1X – 4.7K ohm Resistor
2X – DS18B20 (nosso sensor de temperatura)

vendo como fica na protoboard
sensortemp

Até aqui você deve de gastar uns 20 reais , mais para ficar mais legal vou usar
um display de LCD,não ter que passar os dados via porta serial…

veja meu video

o código

// coded by Cooler_

// vide http://www.arduino.cc/en/Tutorial/LiquidCrystal
#include <LiquidCrystal.h>
/* biblioteca de dallas
   cp -rf OneWire /usr/share/arduino/libraries 
   http://www.arduino.cc/playground/Learning/OneWire   
*/
#include <OneWire.h>

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

OneWire  ds(7);  // pin of sensor
void setup(void) {
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("Coded by Cooler_");
  delay(3050);
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("irc.freenode.net ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("#c-br #reset");
  delay(3050);
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("Cogumelo Binario");
}

void loop(void) {
  byte i=0,x=0;
  byte type_s;
  byte valores[12],addr[8];
  float celsius;
  
  ds.reset();
  ds.select(addr);
  ds.write(0x44,1);         // inicia a conversão
  delay(1000);     // talvez 750ms  ou ñ

  x = ds.reset();
  ds.select(addr);    
  ds.write(0xBE);         // Read Scratchpad

  while(i < 9) {           // precisamos de 9 bytes
    valores[i] = ds.read();
    i++;
  }

  // coverte var valores para temperatura atual
//escovação de bit padrão para o funcionamento
  unsigned int raw= ( valores[1] << 8 ) | valores [0];
  if(type_s) {
    raw = raw << 3; // 9 bit para esquerda
    if (valores[7] == 0x10) {
      // contador com 12bit
      raw = (raw & 0xFFF0) + 12 - valores[6];
    }
  } else {
    byte cfg=(valores[4] & 0x60);
    if(cfg == 0x00) raw = raw << 3;  // 9 bit res, 93.85 ms
    else if(cfg == 0x20) raw = raw << 2; // 10 bit res, 187.15 ms
    else if(cfg == 0x40) raw = raw << 1; // 11 bit res, 375 ms
    // padrão é 12 bit , 750 ms tempo da resolução 
  }
  celsius = (float)raw / 16.0;
//bota o cursor na linha de baixo para mostrar a temperatura
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("temperatura:"); delay(30);
  lcd.print(celsius); lcd.print("-");
  lcd.print("Cogumelo Binario"); lcd.print("-");
}

Código bem simples para algo simples,ideia agora é usar um cartão SD
para gravar os dados e claro quando for guardar na caixa hermética tirar
o display de LCD não tem lógica usar o mesmo já que não queremos mostrar a
temperatura.

vou deixar link que estou estudando para conseguir trabalhar com cartão SD
http://code.google.com/p/sdfatlib/

 
1 comentário

Publicado por em novembro 8, 2011 em arduino, Linguagem C