[研究室用] 2038年問題研究の現状報告

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1. 2023/11/15 全体ゼミ発表
   2038年問題
   研究の現状報告
   星名 藍乃介
   サイバーセキュリティ研究室
   修士 1 回生
   ran350jp
   ran350
   

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2. 2038年問題とは
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   2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
   1. UNIX time (※) を 32bit 符号付き整数型 で扱う。
   2. 2038/1/19 03:14:07 以降の時刻で 整数オーバーフロー する。
   3. 整数オーバーフローした負値がシステムの各所で参照され、不具合に繋がる。
   2038/1/19に時間表現がオーバーフローし、システム障害を引き起こす可能性がある
   という問題。
   2004年、IIJや日本IBM、KDDIなどのシステムで2038年問題に起因する不具合が発生した。
   「西暦2038年問題」でトラブル相次ぐ | 日経クロステック（xTECH） https://xtech.nikkei.com/it/members/NC/ITARTICLE/20040325/1/
   発生原理
   事例
   ※ UNIX time とは
   1970/1/1 00:00:00からの経過秒で
   時刻を表現する形式
   

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3. 2038年問題対応における課題
   リスクの大きさが不明
   ・影響するレイヤが広い。UNIX timeを使用するすべてのソフトウェアが対象。
   ・リスクの詳細を評価することが困難。
   ・修正にかかるコストや難易度が不明。
   ・あるシステムに2038年問題の可能性があるかを調べる仕組みがない。
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   2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介 関連：2000年問題の対応費用は、4552億円だった (1999年 日本銀行調べ)
   対応を阻害する要因
   ・「64bit アーキテクチャでは心配ない」という勘違い。
   ・非技術者にとっての理解しづらさ。「UNIX time？ 32bit？よくわからん」
   対応ガイドラインがない
   ・対応に必要な判断材料が揃っていない
   ・検出/修正ツールが少ない
   

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4. 2038年問題研究の全体観
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   2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
   発⾒ リスク分析 修正
   ⾏動指針
   の提⽰
   技術レイヤ
   ファイルシステム、DB、OS、プログラム言語、フレームワーク、アプリケーション
   など
   製品
   組み込み機器（ネットワーク機器、医療機器、交通機器など）、Webサービス など
   問題
   領域
   研究
   領域
   ・事例分類
   ・バグパターン
   ・自動検出ツール
   ・数の多さ
   ・社会的影響
   ・修正難易度
   ・修正コスト
   ・自動修正ツール
   ・エンジニア向け
   ・経営者向け
   ・行政向け
   ・教育コンテンツ
   

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5. 今までの取り組みまとめ
   1. 2038年問題事例の調査、分類、バグパターンの一般化
   2. 脅威の大きそうな問題領域として 64bit time_t 環境の C言語プログラムに着目
   検出：検出ツール cysec/y2k38-checker を実装した。
   リスク分析：GitHub 上の OSSを対象とした検証実験を行った。
   研究発表：SEC道後、DICOMOシンポジウム。
   現在、IPSJに向けて実装/リスク分析を改善している。
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   2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
   

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6. 2038年問題事例の調査/分類
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   2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
   #卒業研究
   

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7. 2038年問題事例の分類
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   2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
   システムの仕様として定められているパターン
   ・ドキュメントに記述されており、2038年問題があると周知されていることも多い。
   例）ext 2/3、RaiserFS、MySQL など
   システムの仕様として定められていないパターン
   ・実装者自身も2038年問題に気づいていないこともある。発見が困難。
   ・2038年問題対応漏れの可能性もありそう。
   例）
   ・typedef int32 time_t
   ・int32 current_timestamp = time(NULL);
   ・(int32)time(NULL)
   仕様起因
   実装起因
   #卒業研究
   

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8. 2038年問題対応で、ありそうなストーリー
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   2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
   64bitアーキやから大丈夫！
   ext3 ファイルシステム
   を使用していた
   2038年問題 発生
   システム内のソフトウェアは
   全て2038年問題対応済み！
   これで安心！
   実装起因の2038年問題
   に気づかなかった
   2038年問題 発生
   タイムスタンプが32bitになる箇所がたった一つでもあると2038問題に ⚠
   これを見落とすと...
   

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9. time_tの64bit化で防げない2038年問題 > 仮説
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   2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
   #IPSJ目標 #DICOMO #卒業研究
   ・time_t の64bit化で2038年問題対応できたと思ってしまう開発者がいそう
   ・上位のアプリケーションにも影響を与える
   ・動作環境が多い
   ・特にダウンキャストは気づきにくい
   仮説 64bit time_t 環境の C言語プログラムにおいて、この領域での2038年問題は脅威
   理由
   ext2/3、RaiserFS などの
   ファイルシステムを使⽤する環境
   タイムスタンプのダウンキャスト
   

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10. time_tの64bit化で防げない2038年問題 > 項⽬1
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    2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
    #IPSJ目標 #DICOMO #卒業研究
    ① ext2/3などのファイルシステムへの読み込み/書き込み
    項目 理由 例
    ファイルタイムスタンプの書き込み ext3などのFSへの時刻書込み時に整数OF
    する可能性
    utime()関数
    ファイルタイムスタンプの読み込み ext3などのFSで整数OFした値を参照する
    可能性
    stat構造体
    

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11. time_tの64bit化で防げない2038年問題 > 項⽬2
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    2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
    #IPSJ目標 #DICOMO #卒業研究
    ② タイムスタンプの32bit符号付き整数型へのダウンキャスト
    変数代入時のダウンキャスト
    return 時の 暗黙的ダウンキャスト 関数の引数代入時 の 暗黙的ダウンキャスト
    明示的なダウンキャスト
    ※ Windows 64bit版 では long が32bit（LLP64データモデル）
    

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12. time_tの64bit化で防げない2038年問題 > 検出
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    2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
    #IPSJ目標 #DICOMO #卒業研究
    抽象構文木の型情報を用いて検出するツールを開発
    判定
    long型 キャスト式の
    子ノードが time_t型か
    time_t型 → long型
    へのキャスト
    

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13. time_tの64bit化で防げない2038年問題 > リスク分析
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    2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
    #IPSJ目標 #DICOMO
    DICOMO • 138のGitHubリポジトリのうち 21 プロジェクト ( 約 15.2% ) で検出
    • 合計 121 件の検出
    0% 20% 40% 60% 80% 100%
    検出 未検出
    IPSJ
    に出したい 検証中
    ・検出ツールの機能改善
    ・対象リポジトリ数の増加：star 数上位 1000リポジトリ
    

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14. time_tの64bit化で防げない2038年問題 > 今後の展望
    ツールの精度や機能の向上
    • 1ファイル内での解析ではなく、プロジェクトファイルを統合した解析
    • 範囲チェックを行なっているかどうか
    • プログラムの入出力時のダウンキャスト printf("%d", time(NULL))
    • 重篤度合いの自動評価
    • 実際に問題が起こるかどうかを評価
    より広いリスク分析
    • 寿命の長いソフトウェアに特化して解析する。
    • 解析Webサイトを開設し、実際に使ってもらうことで統計情報を得る。
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    2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
    

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15. その他の展望
    2038年問題の啓蒙活動
    • 2038年問題を抱えるソフトウェア分類の追加調査、公開
    • 研究会やシンポジウムなどでの研究発表
    分析対象の技術領域、問題領域を広げる
    • DB、ファイルシステム
    他のプログラム言語...
    • 実製品
    • 修正コストの評価
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    2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
    

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16. 今まで
    今後の展望
    まとめ
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    2023/11/15 全体ゼミ 星名藍乃介
    1. 2038年問題事例の調査、分類、バグパターンの一般化
    2. 64bit time_t 環境の2038年問題を対象に、検出ツールの実装・リスク分析を行った。
    SEC道後、DICOMOにて対外発表を行った。
    • IPSJ 投稿
    • ツールの検出精度や機能の向上
    • 分析対象の技術領域、問題領域を広げてリスク分析を行う
    • 2038年問題の啓蒙活動
    

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