圖1：運行沙箱和不運行沙箱的計算機示例

沙箱最初是為開發(fā)和測試程序而設(shè)計，現(xiàn)在已經(jīng)演變?yōu)橐粋€安全工具，能夠?qū)⒒顒拥某绦蚧蜻M程與宿主系統(tǒng)或本地桌面分隔開。因此，安全沙箱已成為保護系統(tǒng)安全的有效方法，能防止未認證或不受信的程序在網(wǎng)絡(luò)上肆意破壞。

普通的計算機用戶每天都可能會遇到多個沙箱。Google公司的Chrome瀏覽器使用沙箱隔離JavaScript的執(zhí)行、HTML的解析以及插件的運行。這是通過讓每個標簽都獨立運行在自己的沙箱中來完成的，從而使得Web應(yīng)用程序與用戶的機器隔離開。然而，在2011年二月初，Google修補了Chrome中的九個錯誤，包括一個沙箱逃逸漏洞。雖然其他漏洞的細節(jié)都公布了，但是Google卻沒有完全透露關(guān)于沙箱漏洞的全部信息。信息的不透明使人們對該款瀏覽器的安全性產(chǎn)生懷疑。如果這個漏洞允許程序突破沙箱進入到宿主系統(tǒng)，那么宿主系統(tǒng)就可能被安裝惡意軟件，敏感數(shù)據(jù)就存在危險。

流行的Web服務(wù)貝寶（PayPal）也利用沙箱技術(shù)為商戶提供測試環(huán)境。該沙箱能在實際接受顧客的網(wǎng)絡(luò)交易服務(wù)之前為用戶提供產(chǎn)生和管理模擬賬戶的機會。但這樣仍然存在問題——特別是跨站腳本（cross-site-scripting，XSS）漏洞。

Adobe系統(tǒng)公司在其最近發(fā)行的Flash版本中加入了沙箱安全功能，防止從本地文件系統(tǒng)加載的Flash文件向遠端發(fā)送數(shù)據(jù)。盡管惡意黑客們已經(jīng)盡力打破了Adobe的沙箱，但是沙箱功能還是是一種潛在有用的威脅防御策略。

計算機和網(wǎng)絡(luò)取證偵查員也能從沙箱技術(shù)中獲益。通過讓觀察員檢查惡意執(zhí)行程序在“自然”環(huán)境中解壓和執(zhí)行的情況，沙箱能限制可能的外部因素——如其他的程序或者服務(wù)——影響證據(jù)。理論上，這聽起來很驚人，但實際上，沙箱可能會帶來更多的漏洞。

沙箱：技術(shù)和用戶實例

諸如Adobe和PayPal之類的公司引入沙箱程序，這會使他們的軟件更安全嗎？還是只是帶來了一個潛在的受攻擊層？在IT安全領(lǐng)域，深度防御（defense-in-depth）的目標在于分層次使用不同的安全防護方法，努力提高整體的安全現(xiàn)狀。然而，在這種情況下，增加一個應(yīng)用層意味著加入了另一個可滲透的層，可能導致惡意軟件和黑客穿透沙箱并進入宿主計算機系統(tǒng)。

在部署沙箱之前安全管理員應(yīng)問自己如下四個問題：

• 沙箱技術(shù)阻止哪一類威脅最有效？
• 對公司來說，要最佳的實現(xiàn)和集成沙箱技術(shù)，了解沙箱的能力和局限是必要的。不切實際的期望只會導致公司組織更加的自滿，也更加脆弱。
• 沙箱技術(shù)不能檢測的威脅是什么？
• 沙箱沙箱不能檢測加密的病毒或其他惡意代碼，迫使網(wǎng)絡(luò)管理員不得不增加進一步的安全保護措施，結(jié)果是由于增加層次而帶來了復雜性。
• 沙箱會帶來什么風險？
• 沙箱會給系統(tǒng)帶入新的安全漏洞，如潛在的堆棧溢出、訪問主機系統(tǒng)的本地庫以及其他因使用Java和C#編程繼承而來的固有缺陷。進一步的風險包括安全措施或數(shù)字沙箱本身。
• 是否有沙箱的替代品可以達到相同的結(jié)果？
• 沙箱技術(shù)有助于程序員測試他們所寫的代碼，但依靠沙箱測試未知代碼是有風險的。通常情況下簡單地忽略額外的軟件層會更加安全。

例如，當Adobe的沙箱運行在保護模式時，一些威脅——如鍵盤監(jiān)視——就可能會被避免，但其他的風險——如對受限區(qū)域的訪問，如注冊表——可能會升高。

沙箱的潛在漏洞

沙箱可主要分成三個部分：核心語音解釋器、標準函數(shù)庫以及不受信任的應(yīng)用程序代碼。在這三部分中，標準函數(shù)庫包含了執(zhí)行路徑——如網(wǎng)絡(luò)通信和密碼系統(tǒng)的路徑——是最容易受到攻擊的部分。這是使用Java或C#編寫這些庫直接導致的，使得標準庫繼承了這些語言的固有缺陷，如堆棧溢出漏洞。實際上，C#將部分代碼標記為不安全的不僅會弱化系統(tǒng)的安全性，還會輕易允許對主機系統(tǒng)本地庫的訪問。

許多人會把沙箱和虛擬機（VM）混淆，這可能是因為許多公司將虛擬機當做沙箱來使用。在典型的家用計算機上，這么做可能是適宜的，可以增加Web瀏覽時的安全性；但不建議在保存有敏感數(shù)據(jù)的系統(tǒng)上測試可疑程序。

由于在個人電腦上使用越來越廣泛，虛擬機常被用于產(chǎn)生蜜罐或被當做常用的網(wǎng)絡(luò)安全手段，黑帽黑客們正在編寫新的惡意代碼。這種惡意代碼可通過尋找虛擬機在系統(tǒng)內(nèi)存、正在運行的進程、注冊表和文件系統(tǒng)中留下的典型特征來檢測是否有虛擬機正在運行。它甚至會尋找虛擬機硬件和處理指令。因此，使用虛擬機作為沙箱（或其他安全用途）要冒極大的風險，只能嚇走低級的——或機會主義的——黑客。這些黑客往往不具備相應(yīng)的能力或工具來檢測是否有虛擬機在運行。

最后，安全沙箱程序不是萬能的。沙箱的設(shè)計目的在于分隔代碼和主機系統(tǒng)；然而，如上所述，沙箱會在無意中帶來各種安全漏洞和問題。因此，正如對待其他安全措施那樣，在決定使用何種安全功能時，風險評估和風險減低是至關(guān)重要的。沙箱技術(shù)的發(fā)展不僅能尋找到新的應(yīng)用場景和提供多種多樣的好處，也可能導致自滿和系統(tǒng)已經(jīng)完全安全的錯覺。盡管深度防御是個好的策略，但同時我們需要謹記，每增加一個應(yīng)用層，可利用的漏洞也會增加。

各種新式的安全措施都有意想不到的后果，沙箱也一樣。因此，單獨依靠沙箱來保證程序的完整性將是一個嚴重的錯誤。正確的應(yīng)用程序安全措施要求多層次的安全防護，這些措施一起工作才能提供堅固的、多方面的應(yīng)用程序防御體系。正確地使用沙箱能帶來好處，但是要意識到危險的存在，否則，那些有效的應(yīng)用程序，可能會像昔日童年的沙礫那樣，從你的指尖滑落到地。

liukai