IPC 共享通俗讲解及其安全风险

IPC 共享，指的是进程间通信（IPC，Inter-Process Communication）中的数据共享方式。简单来说，它允许多个进程（程序）相互交换信息或共享数据。

为什么需要 IPC 共享？

在计算机中，进程是相互独立的，每个进程有自己的一片内存空间。默认情况下，一个进程不能访问另一个进程的数据。

但有时候，我们需要多个进程协作，比如：
✅ 浏览器的多个进程：Chrome 浏览器会为不同的标签页创建不同的进程，但这些进程需要共享一些数据，比如书签、历史记录等。
✅ 数据库访问：多个进程可能同时访问一个数据库，它们需要同步数据，防止冲突。
✅ 生产者-消费者模型：一个进程负责生产数据（生产者），另一个进程消费数据（消费者），它们需要共享一块数据区域进行交互。

如果没有 IPC 共享，每个进程只能“各过各的”，无法互相协作。所以，IPC 共享的本质就是让多个进程能高效、安全地共享数据。

IPC 共享的几种方式

IPC 共享有多种不同的实现方式，常见的有：

IPC 方式	适用场景	共享特点
共享内存（Shared Memory）	需要高效共享大数据	直接在一块内存区域共享数据，最快的方式
消息队列（Message Queue）	进程之间需要排队发送消息	进程通过队列发送和接收消息
管道（Pipe）/命名管道（FIFO）	父子进程通信或单向通信	通过文件流方式传输数据，适合小数据
信号（Signal）	进程间通知和中断	进程可以向另一个进程发送信号，如 `SIGTERM` 终止进程
套接字（Socket）	远程进程通信（网络）	适用于网络或本地进程通信

下面详细介绍常见的 IPC 共享方式👇

1. 共享内存（Shared Memory）

概念

共享内存就是开辟一块特殊的内存区域，让多个进程可以访问这块区域，从而实现数据共享。

类比

就像家里有一个共享的“白板”，大家都可以在上面写字、擦除、修改信息，而不需要通过“邮寄”来交换数据。

特点

✅ 速度最快：直接读写内存，没有中间环节。
✅ 适合大数据传输：可以共享大块数据，而不像消息队列那样受限于队列长度。
❌ 需要同步机制：多个进程同时读写可能会产生冲突，需要使用**信号量（Semaphore）或互斥锁（Mutex）**来避免数据不一致。

示例

一个进程写入共享内存，另一个进程读取：

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <string.h>int main() {key_t key = 1234;  // 共享内存的键int shmid = shmget(key, 1024, IPC_CREAT | 0666); // 创建共享内存char *data = (char*) shmat(shmid, NULL, 0);  // 连接到共享内存strcpy(data, "Hello, IPC Shared Memory!");  // 写入数据printf("写入共享内存: %s\n", data);shmdt(data); // 断开共享内存
}

另一个进程读取：

#include <stdio.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>int main() {key_t key = 1234; int shmid = shmget(key, 1024, 0666); // 连接已有的共享内存char *data = (char*) shmat(shmid, NULL, 0);printf("从共享内存读取: %s\n", data);shmdt(data); // 断开共享内存shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); // 删除共享内存
}

执行流程：

第一个进程 创建共享内存，并写入 "Hello, IPC Shared Memory!"。
第二个进程 读取共享内存，得到相同数据。
共享内存仍然存在，直到显式删除。

2. 消息队列（Message Queue）

概念

消息队列就像一个“消息邮箱”，进程可以向里面发送消息，另一个进程可以从里面取出消息。

类比

你和朋友不能直接说话（不同进程），但可以用一个邮箱互相留信件（消息队列）。

特点

✅ 可以实现异步通信：一个进程发送消息后，不需要等对方处理完毕。
✅ 数据安全，不会被覆盖：不像共享内存那样需要额外同步机制。
❌ 速度比共享内存慢：因为涉及到内核队列管理。

示例

进程 1 发送消息：

#include <stdio.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>struct msg_buffer {long msg_type;char msg_text[100];
};int main() {key_t key = 1234;int msgid = msgget(key, IPC_CREAT | 0666); // 创建消息队列struct msg_buffer message;message.msg_type = 1;strcpy(message.msg_text, "Hello, IPC Message Queue!");msgsnd(msgid, &message, sizeof(message.msg_text), 0); // 发送消息printf("发送消息: %s\n", message.msg_text);
}

进程 2 读取消息：

#include <stdio.h>
#include <sys/msg.h>struct msg_buffer {long msg_type;char msg_text[100];
};int main() {key_t key = 1234;int msgid = msgget(key, 0666); // 连接已有消息队列struct msg_buffer message;msgrcv(msgid, &message, sizeof(message.msg_text), 1, 0); // 读取消息printf("收到消息: %s\n", message.msg_text);msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL); // 删除消息队列
}

执行流程：

进程 1 发送 "Hello, IPC Message Queue!" 到消息队列。
进程 2 读取该消息，并从队列中移除。
消息队列仍然存在，直到显式删除。

渗透测试中的 IPC 共享攻击手法

在渗透测试（Penetration Testing）中，IPC 共享可以被用于信息收集、权限提升、进程注入、横向移动等攻击场景。攻击者可以利用 IPC 机制在进程间传递恶意数据、绕过安全检测、劫持敏感信息，甚至利用共享内存进行隐蔽的通信。

可能的攻击手法如下：

本地提权：利用 IPC 读取高权限进程数据，如数据库密码、API 密钥。
横向移动：攻击者可以利用 IPC 在不同进程中传播恶意数据，提高控制范围。
隐蔽通信：恶意软件可以通过共享内存或消息队列作为后门，绕过常规流量检测。
恶意注入：利用共享内存和 LD_PRELOAD 劫持合法进程的执行逻辑。

总结

IPC 共享的方式各有优缺点：

共享内存（Shared Memory）：最快，适合大数据，但需要同步机制。
消息队列（Message Queue）：适合进程间异步通信，但速度不如共享内存。
管道（Pipe）：适合父子进程，单向通信。
信号（Signal）：适合进程间简单通知，如终止、暂停等。
套接字（Socket）：用于远程进程通信（网络）。

IPC 方式	可能的安全风险
共享内存（SHM）	未设置权限，攻击者可读写，劫持进程数据或注入恶意代码
消息队列（MQ）	无安全验证，可能导致信息泄露或被篡改
管道（FIFO）	进程数据可能被窃听，某些情况下可进行劫持
信号（Signal）	低权限进程可向高权限进程发送恶意信号，如 `SIGKILL`
套接字（Socket）	本地/远程通信可能被劫持，用于流量注入或MITM攻击