ハッカーが利用するメモリリークとは？見えない穴がシステムを壊す仕組みとその悪用

パソコンや、スマホの中で動いているプログラムは、「メモリ」と呼ばれる一時的な作業スペースを使っています。

たとえばゲームのデータ、Webページの表示情報などが一時的にメモリに保存されます。

でも、そのメモリを使い終わったあとに片づけずに放置してしまうと、見えないところで「ゴミ」が溜まっていきます。この「ゴミ」を長時間そのままにしておくと、コンピュータが重くなったり、最悪クラッシュ(強制終了)することもあります。

メモリリークとは

メモリリークとは、プログラムが使い終わったメモリを正しく解放せずに放置してしまう現象です。

特にCやC++では、自分でメモリを管理する必要があり、解放(free)を忘れると、使われないメモリが残り続けます。

これが繰り返されると、システムのメモリが不足して動作が遅くなったり、最悪の場合クラッシュすることもあります。長時間動かすプログラムでは特に注意が必要です。

メモリリークが起きるのは、主にプログラミングミスが原因です。特に、CやC++などの低レベルな言語では、メモリの管理を自分で行う必要があり、次のようなミスが起こりがちです。

たとえば、以下のようなコードを見てみましょう。

char *buf = malloc(100); // メモリを100バイト確保

strcpy(buf, “Hello"); // データを使う

// free(buf); // ← 解放し忘れるとメモリリーク！

このように、malloc()でメモリを借りたのに、free()で返すのを忘れてしまうと、借りっぱなしになります。これが1回だけなら問題ないように思えますが、プログラムが長時間動いたり、大量のデータを扱ったりすると、どんどんメモリが使いっぱなしになり、最終的にはメモリ不足になってしまいます。

「ただのミスでしょ」と思うかもしれませんが、メモリリークはセキュリティ攻撃にも悪用されることがあります。

・サービス妨害(DoS攻撃)

意図的にメモリリークを起こし、サーバーのメモリを使い切らせて停止させる。

・情報漏洩

メモリに残った機密情報を、他の処理から読み出して盗む。

・他の脆弱性と組み合わせた攻撃

Use-After-Freeやヒープオーバーフローなどと一緒に使われると、さらに危険なエクスプロイトが可能になります。

つまり、メモリリークはただの「不具合」ではなく、攻撃の入り口にもなり得る重大な問題なのです。

では、どうやってメモリリークに気づけばいいのでしょうか。実は、専用のツールを使えば、プログラムを実行しながらリークをチェックすることができます。

・Valgrind

Linuxでよく使われるツールで、プログラム中のメモリ使用状況を詳しく調べられます。

・ASAN(Address Sanitizer)

プログラムをコンパイルする時にバグ検出機能を追加する方法です。

・静的解析ツール(cppcheck、clang-analyzerなど)

コードを読んで、自動的に怪しい部分を見つけてくれます。

これらのツールを使えば、目に見えない「メモリの漏れ」も発見しやすくなります。

メモリリークを防ぐには、いくつかのコツがあります。

・メモリの借りる(malloc)と返す(free)を必ずセットで書く習慣をつける。

・C++なら「スマートポインタ(unique_ptr や shared_ptr)」を使う。

・PythonやJavaなど、自動でメモリ管理される言語を使うのも一つの方法。

・RAII(Resource Acquisition Is Initialization)という設計方法を使うと、管理が簡単になる。

このように、「借りたら返す」をプログラムのルールに組み込むことで、ミスを減らすことができます。

メモリリークは、最初は気づきにくい問題ですが、放っておくとパソコンが遅くなったり、アプリが落ちたり、サーバーが止まったりと、大きなトラブルにつながります。

また、悪意のある攻撃者がこのミスを悪用して、情報を盗んだり、システムを壊したりすることもあるのです。