防止缓冲区溢出杜绝如今最常见的程序缺陷方案

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1、防止缓冲区溢出杜绝如今最常见的程序缺陷方案什么是缓冲区溢出？　　缓冲区以前可能被定义为“包含相同数据类型的实例的一个连续计算机内存块”。在C和C++中，缓冲区通常是使用数组和诸如malloc()和new这样的内存分配例程来实现的。极其常见的缓冲区种类是简单的字符数组。溢出是指数据被添加到分配给该缓冲区的内存块之外。　　　　如果攻击者能够导致缓冲区溢出，那么它就能控制程序中的其他值。虽然存在许多利用缓冲区溢出的方法，不过最常见的方法还是“stack-smashing”攻击。EliasLevy(又名为AlephOne）的一篇经典文章“SmashingtheStackfor

2、FunandProfit”解释了stack-smashing攻击，EliasLevy是Bugtraq邮件列表（请参阅参考资料以获得相关链接）的前任主持人。　　　　为了理解stack-smashing攻击（或其他任何缓冲区攻击）是如何进行的，您需要了解一些关于计算机在机器语言级实际如何工作的知识。在类UNIX系统上，每个进程都可以划分为三个主要区域：文本、数据和堆栈。文本区域包括代码和只读数据，通常不能对它执行写入操作。数据区域同时包括静态分配的内存（比如全局和静态数据）和动态分配的内存（通常称为堆）。堆栈区域用于允许函数/方法调用；它用于记录函数完成之后的返回位置，存

3、储函数中使用的本地变量，向函数传递参数，以及从函数返回值。每当调用一个函数，就会使用一个新的堆栈帧来支持该调用。了解这些之后，让我们来考察一个简单的程序。　　　　清单1.一个简单的程序　　　　voidfunction1(inta,intb,intc){　　　charbuffer1[5];　　　gets(buffer1);/*DON'TDOTHIS*/　　}　　　　voidmain(){　　　function(1,2,3);　　}　　　　假设使用gcc来编译清单1中的简单程序，在X86上的Linux中运行，并且紧跟在对gets()的调用之后中止。此时的内存内容看起来像什

4、么样子呢？答案是它看起来类似图1，其中展示了从左边的低位地址到右边的高位地址排序的内存布局。　　　　内存的底部　　　　内存的顶部　　　buffer1　sfp　ret　a　b　c　　　<---增长---　[]　[]　[]　[]　[]　[]　...　　　堆栈的顶部　　　　堆栈的底部　　　　　许多计算机处理器，包括所有x86处理器，都支持从高位地址向低位地址“倒”增长堆栈。因此，每当一个函数调用另一个函数，更多的数据将被添加到左边（低位地址），直至系统的堆栈空间耗尽。在这个例子中，当main()调用function1()时，它将c的值压入堆栈，然后压入b的值，最后压入a的值

5、。之后它压入return(ret)值，这个值在function1()完成时告诉function1()返回到main()中的何处。它还把所谓的“已保存的帧指针（savedframepointer，sfp）”记录到堆栈上；这并不是必须保存的内容，此处我们不需要理解它。在任何情况下，function1()在启动以后，它会为buffer1()预留空间，这在图1中显示为具有一个低地址位置。　　　　现在假设攻击者发送了超过buffer1()所能处理的数据。接下来会发生什么情况呢？当然，C和C++程序员不会自动检查这个问题，因此除非程序员明确地阻止它，否则下一个值将进入内存中的“下

6、一个”位置。那意味着攻击者能够改写sfp（即已保存的帧指针），然后改写ret（返回地址）。之后，当function1()完成时，它将“返回”——不过不是返回到main()，而是返回到攻击者想要运行的任何代码。　　　　通常攻击者会使用它想要运行的恶意代码来使缓冲区溢出，然后攻击者会更改返回值以指向它们已发送的恶意代码。这意味着攻击者本质上能够在一个操作中完成整个攻击！AlephOn的文章（请参阅参考资料）详细介绍了这样的攻击代码是如何创建的。例如，将一个ASCII0字符压入缓冲区通常是很困难的，而该文介绍了攻击者一般如何能够解决这个问题。　　　　除了smashing-s

7、tack和更改返回地址外，还存在利用缓冲区溢出缺陷的其他途径。与改写返回地址不同，攻击者可以smashing-stack（使堆栈上的缓冲区溢出），然后改写局部变量以利用缓冲区溢出缺陷。缓冲区根本就不必在堆栈上——它可以是堆中动态分配的内存（也称为“malloc”或“new”区域），或者在某些静态分配的内存中（比如“global”或“static”内存）。基本上，如果攻击者能够溢出缓冲区的边界，麻烦或许就会找上你了。然而，最危险的缓冲区溢出攻击就是stack-smashing攻击，因为如果程序对攻击者很脆弱，攻击者获得整个机器的控制权就特别容易。