ＩＳＳＮ１００９－３０４４ＣｏｍｐｕｔｅｒＫｎｏｗｌｅｄｇｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电囊知识与技术Ｖ０１．６，Ｎｏ．４，Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１０．ＰＰ．８４６—８４７
堆溢出分析及其防御策略
钟达夫．唐懿芳
Ｅ—ｍａｉｌ：ｉｎｆｏ＠ＣＣＣＣ．ｎｅｔ．ｃｎ
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｎｚｓ．ｎｅｔ．ｃｎ
Ｔｅｌ：＋８６——５５１——５６９０９６３５６９０９６４（广东科学技术职业学院计算机Ｔ程技术学院，广东珠海５１９０９０）
摘要：缓冲区溢出攻击是目前网络攻击的主要方式之一．而堆溢出攻击是目前缓冲区溢出攻击研究的重点，该文深入地分析了堆的结构、堆操作的原理，指出堆溢出攻击的关键结构，最后提出堆溢出防御的策略。
关键词：缓冲区溢出；堆溢出；随机分配
中图分类号：ＴＰ３９３文献标识码：Ａ文章编号：１００９—３０４４（２０１０）０４－０８４６－０２
ＨｅａｐＯｖｅｒｆｌｏｗＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｅｆｅｎｓｅＰｏｌｉｃｙ
ＺＨＯＮＧＤａ—ｆｕ，ＴＡＮＧＹｉ—ｆａｎｇ
（ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｕｈａｉ５１９０９０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｕｆｆｅｒｏｖｅｒｆｌｏｗａｔｔａｃｋｓｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｎｅｔｗｏｒｋａｔｔａｃｋｓ．ｗｈｉｌｅｔｈｅｈｅａｐ
ｏｖｅｍｏｗａｔｔａｃｋｉｓｔｈｅｂｕ艉ｒｏｖｅｒｎｏｗａｔｔａｃｋｓｆｏｃｕｓｏｆｔｈｅｓｔｕａｙ．Ｔｈｉｓｉｎ—ｄｅｐｔｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｈｅａｐ，ｔｈｅｈｅａｐｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｐｏｉｎｔｉｎｇｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｋｅｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｈｅａｐ
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ｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｕｆｆｅｒｏｖｅｒｆｌｏｗ；ｈｅａｐｏｖｅｒｆｌｏｗ；ｒａｎｄｏｍａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ
据中国互联网安全监控部门的统计［１—２】，近年来，缓冲区溢出相关的攻击事件又有呈上升的趋势。在缓冲区溢出攻击事件中，攻击的对象多为堆栈结构。栈溢出攻击技术相对比较简单。攻击技术也相对比较完善，并且利用栈溢出漏洞的攻击具有一定的规律可循，因此在目前的缓冲区溢出攻击中，相当部分的攻击选择了栈溢出攻击方式。但是，栈的溢出攻击中，攻击者也会遇到比其他两种攻击方式更严密的防御措施，如ｓｔａｃｋｇｕａｒｄ［３１、不可执行堆栈保护方法【４｜、Ｐａｘ内核补丁保护方法嘲以及随机栈保护技术㈣等。由于这些防御措施，使得栈溢出攻击变得困难。
堆溢出技术比较复杂，虽然近几年来，已经有越来越多的关于堆溢出利用的事件和理论报道，但是这门技术仍然相对比较深奥。这主要是由于每个系统和编译器都使用不同的方式管理堆，即使是在相同的平台上，不同的应用程序也会使用不同的堆管理方式Ｊ７Ｊ，针对不同目标软件的每一次攻击都有其各自的特点，没有固定的规律可循，因此实施这类攻击比较困难，非一般人员所能掌握和使用。但是由于堆的保护可以说是非常薄弱，因此堆溢出攻击是目前缓冲区溢出攻击的研究重点。
１堆溢出原理
堆和栈的溢出利用原理是一样的，但是由于堆结构不同于栈结构，因此在利用的时候还是有差异的。对于栈来说，由于栈结构的本身特点，攻击者可以直接往目标机器的缓冲区复制超长的字符串，改写保存于栈中固定位置的函数返回地址，实现执行流程的改变。对于堆来说，由于堆本身的结构里并没有像栈一样，有函数返回地址，因此在利用的时候，堆溢出要比栈溢出复杂得多。
假设有如下的堆定义：
ｃｈａｒ＋ｂｕｆｆ＝ｒｃｈａｒ
８）ｍａｌｌｏｃ（１６）；ｃｈａｒ４ｂｕｒ２＝（ｃｈａｒ４）ｍａｌｌｏｅ（１６）；
先往ｂｕｒ２里写入１６个“Ａ”，之后再往ｂｕｆｌ里写入３２个“Ｂ”。通常认为。往
ｂｕｆｌ里写入３２个字符。肯定会导致ｂｕｆｌ溢出，从而将其相邻的ｂｕｒ２中的１６
个“Ａ”改写为１６个“Ｂ”．但实际并非如此，只是将ｂｕｆ２的前８个字符改写为
“Ｂ”而已。其原因由图ｌ可知，另外８个字节的“Ｂ”被写到了内部保留的８个字
节中了。
２堆溢出攻击分析
图１堆溢出示意图
堆的溢出利用，目前也可以分为两种情况：第一种是ＭａｔｔＣｏｎｏｖｅｒ等提出的堆利用方法，这种方法和栈溢出利用比较相似：通过溢出堆，从而覆盖保存的某个指针值。但这种溢出方法有个条件：即堆溢出漏洞后面要存在一个可利用的指针值，并ａ该指针值必须是位于堆的后面，即相对于堆来说处于内存高端。这种方法利用和栈的溢出利用基本相同。
第二种是利用堆结构本身的特点１８－９１。堆是由程序运行时动态分配的一段内存快，其分配和释放是根据用户的需求分别由ｍａｌｌｏｃ类函数和ｆｒｅｅ类函数来实现。堆的增长方向与内存的增长方向相同，从内存低地址到内存高地址顺序分配。每个堆实质是由用户数据区和管理结构区两部分组成，其中用户数据区用来存储用户数据；管理结构区用来存放堆的信息，如堆空闲与否、堆大小和双向链表指针等。一个已分配使用的堆的内存映像如图２所示。
收稿日期：２００９—１２—２２
８４６－－■络囊讯及安垒?????－?－
本栏目责任编辑：冯蕾
万方数据
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堆溢出分析及其防御策略
作者：钟达夫， 唐懿芳
作者单位：广东科学技术职业学院计算机工程技术学院,广东,珠海,519090
刊名：
电脑知识与技术
英文刊名：COMPUTER KNOWLEDGE AND TECHNOLOGY
年，卷(期)：2010,6(4)
参考文献(9条)
1.warning3.一种新的堆溢出方法 2001
2.Pierre-Alain FAYOLLE;Vincent GLAUME ENSEIRB A Buffer Overfow Study Attacks ＆ Defenses 2002
3.Greg Hoglund软件刮析一代码攻防之道 2005
4.Pax team address space layout randomization
5.The PaX team PaX ASLR protection 1999
6.Solar Designer Non-executable Stack Patch 1998
7.Crispin Cowan;Steve Beattie;Ryan Finnin Day Protecting Systems from Stack Smashing Attacks with StackGuard 2000
8.宁夏公安网监总队2009年8月互联网安全监测情况通报 2009
9.太原公安网监总队2009年1月互联网安全监测情况通报 2009
本文链接：https://www.doczj.com/doc/33537939.html,/Periodical_dnzsyjs-itrzyksb201004029.aspx