security - Rompiendo datos. Establece la integridad sin el uso generalizado.

haskell type-safety

Question

El código a continuación utiliza una extensión no segura GeneralizedNewtypeDeriving para romper Data.Set insertando diferentes elementos con diferentes instancias de Ord :

{-# LANGUAGE GeneralizedNewtypeDeriving #-}
import Data.Set
import System.Random

class AlaInt i where
  fromIntSet :: Set Integer -> Set i
  toIntSet :: Set i -> Set Integer
instance AlaInt Integer where
  fromIntSet = id
  toIntSet = id
newtype I = I Integer deriving (Eq, Show, AlaInt)
instance Ord I where compare (I n1) (I n2) = compare n2 n1 -- sic!  

insert'' :: Integer -> Set Integer -> Set Integer
insert'' n s = toIntSet $ insert (I n) $ fromIntSet s

randomInput = take 5000 $ zip (randomRs (0,9) gen) (randoms gen) where
    gen = mkStdGen 911

createSet = Prelude.foldr f empty where
    f (e,True) = insert e
    f (e,False) = insert'' e

main = print $ toAscList $ createSet randomInput

El código se imprime [1,3,5,7,8,6,9,6,4,2,0,9] . Tenga en cuenta que la lista no está ordenada y tiene 9 dos veces.

¿Es posible realizar este ataque de intercambio de diccionario utilizando otras extensiones, por ejemplo, ConstraintKinds ? En caso afirmativo, ¿se puede rediseñar Data.Set para que sea resistente a tales ataques?

Answer 1

Creo que esa es una pregunta importante, así que repetiré mi respuesta desde otro lugar: puedes tener múltiples instancias de la misma clase para el mismo tipo en Haskell98 sin ninguna extensión:

$ cat A.hs
module A where
data U = X | Y deriving (Eq, Show)

$ cat B.hs
module B where
import Data.Set
import A
instance Ord U where
    compare X X = EQ
    compare X Y = LT
    compare Y X = GT
    compare Y Y = EQ
ins :: U -> Set U -> Set U
ins = insert

$ cat C.hs
module C where
import Data.Set
import A
instance Ord U where
    compare X X = EQ
    compare X Y = GT
    compare Y X = LT
    compare Y Y = EQ
ins'' :: U -> Set U -> Set U
ins'' = insert

$ cat D.hs
module D where
import Data.Set
import A
import B
import C
test = ins'' X $ ins X $ ins Y $ empty

$ ghci D.hs
Prelude D> test
fromList [X,Y,X]

Y sí, puede evitar este tipo de ataques almacenando el diccionario internamente:

data MSet a where MSet :: Ord a => Set a -> MSet a