缓冲区溢出攻击的分析及防范策略

缓冲区溢出攻击的基本原理
缓冲区溢出攻击（Buffer Overflow Attack）是一种常见的安全漏洞，指的是攻击者利用输入数据的长度或格式错误，超出程序设计者预留的存储空间范围，从而写入到相邻内存空间中，进而控制程序的执行或修改程序的行为。

缓冲区溢出攻击的基本原理如下：
1.内存分配：程序在运行时会根据变量类型和长度来分配内存空间。

2.缓冲区溢出：攻击者通过向程序输入异常数据，超出了程序预留的内存空
间。

3.覆盖关键数据：溢出的数据覆盖了原本存储的数据，可能是程序的返回地
址、函数指针等关键信息。

4.控制程序行为：攻击者利用溢出的数据修改程序的执行路径，跳转到自己
准备好的恶意代码。

5.执行恶意代码：程序执行了攻击者注入的恶意代码，可能导致系统崩溃、
拒绝服务或远程执行任意命令。

为了避免缓冲区溢出攻击，开发人员可以采取以下措施：
•使用安全的编程语言和工具，如内存安全的语言（如Rust）或经过良好测试的C/C++库。

•限制输入数据的长度，确保不会超过缓冲区可容纳的大小。

•进行输入验证和过滤，确保输入数据符合预期的格式和范围。

•定期更新软件和操作系统，及时修补已知的漏洞。

•实施数据执行保护（DEP）和地址空间布局随机化（ASLR）等安全机制。

综上所述，缓冲区溢出攻击是一种常见的安全漏洞，它利用错误处理输入数据的程序中的缺陷，从而控制程序行为。

开发人员和系统管理员应该密切关注安全问题，采取相应的防护措施，以保护系统和用户的信息安全。

C语言中常见的安全漏洞及防范方法C语言作为一种广泛应用于系统开发和嵌入式设备的编程语言，虽然具有高效性和灵活性，但在安全性方面却存在一些常见的漏洞。

本文将介绍C语言中常见的安全漏洞，并提供相应的防范方法。

一、缓冲区溢出漏洞缓冲区溢出是C语言中最常见的安全漏洞之一。

当程序试图向一个已经装满数据的缓冲区写入更多的数据时，就会导致缓冲区溢出。

攻击者可以利用这个漏洞来修改程序的执行流，执行恶意代码或者获取敏感信息。

防范方法：1. 使用安全的函数：应该使用安全的函数，如`strncpy`、`snprintf`等，而不是不安全的函数`strcpy`、`sprintf`等。

安全的函数会检查数据长度，避免发生缓冲区溢出。

2. 输入验证：对于用户输入的数据，应该进行输入验证，确保输入的数据不会超出缓冲区的长度。

3. 使用堆栈保护技术：可以使用堆栈保护技术，如栈溢出检测、堆栈随机化等，在一定程度上提高程序对缓冲区溢出漏洞的防护能力。

二、格式化字符串漏洞格式化字符串漏洞是由于未正确使用格式化字符串函数（如`printf`、`sprintf`等）导致的安全问题。

当攻击者能够控制格式化字符串的参数时，就可能导致信息泄露或者任意代码执行。

防范方法：1. 限制格式化字符串的输入：应该限制用户输入的格式化字符串，确保输入的格式化字符串参数是合法且不含恶意代码。

2. 使用安全的格式化函数：使用安全的格式化函数，如`snprintf`等，这些函数会检查参数的有效性，避免格式化字符串漏洞的发生。

3. 程序审计：对于已经存在的代码，应进行定期的程序审计，识别和修复潜在的格式化字符串漏洞。

三、整数溢出漏洞整数溢出漏洞是由于未对输入数据进行正确的检查和验证，导致整数值超出其数据类型范围，从而引发安全问题。

攻击者可以利用这个漏洞来改变程序的行为，执行未经授权的操作。

防范方法：1. 输入验证：对于用户输入的数据，应该进行输入验证，确保输入的数据范围在合理的范围内。

服 务病毒黑客图1 计算机程序内存存放示意图为了搞清楚“黑客”基于缓冲区溢出漏洞攻击的工作原理，我们先来分析一下计算机程序在内存中的存储和运行方式，计算机程序在内存中通常分为[1]程序段、数据段和堆栈部分，其具体存放策略如图示，程序段存放的是可执行的二进制机器代码或者只读数据，这个段的内容只允许读或者执行操作，不允许写服 务病毒黑客操作如下：首先把参数‘c’,’b’,’a’压入堆栈；然后保存指令寄存器(I P)中的内容，作为返回地址(R E T)；第三个放入堆栈的是基址寄存器(F P)；接着把当前的栈指针(S P)拷贝到F P，作为新的基地址；最后为函数变量留出一定空间，把S P减去适当的数值，使其指向局部变量的位置；执行完上述函数调用操作后，程序转到函数中继续执行，此时堆栈中的数据如图2所示。

图2 堆栈工作原理示意图函数执行完毕后，执行出栈操作，其中最主要的是将r e t送到I P中[3]，正常执行此操作会使程序返回到函数调用指令的下一条指令，继续程序的正常执行，不会产生缓冲区的溢出，那么什么情况下会产生缓冲区的溢出呢？让我们来分析一下面的程序。

Buffer_overflow.c void function(char *str){　char buffer[16];　strcpy(buffer,str);}void main(){ char large_str [512];int i; for( i = 0; i < 512; i++)　large_str [i] = \'A\';　function(large_str);　}在程序Buffer_overflow.c执行过程中，当调用函数function时，函数将字符串*str不经过边界检查，直接拷贝到内存区域buffer[16]。

此时堆栈结果如图3所示：首先将参数*str压入堆栈，占用512字节的内存，接着将返回地址将指令寄存器IP中的返回地址ret入栈，然后将基址指针FP入栈，最后分配16字节的函数局部变量存储空间，随后程序转入function执行，当执行完strcpy(buffer,str)指令后，溢出产生了，程序执行的结果是从buffer开始的512个字节都将被*str的内容\'A\'覆盖，包括基址指针SFP和程序返回地址ret,甚至部分*str的内容。

溢出目录[隐藏]【简介】【内存溢出】为什么会出现内存溢出问题如何解决溢出内存问题【缓冲区溢出】缓冲区溢出分类为什么缓冲区溢出如此常见防止缓冲区溢出的新技术[编辑本段]【简介】1.溢出是黑客利用操作系统的漏洞，专门开发了一种程序，加相应的参数运行后，就可以得到你电脑具有管理员资格的控制权，你在你自己电脑上能够运行的东西他可以全部做到，等于你的电脑就是他的了。

在黑客频频攻击、在系统漏洞层出不穷的今天，作为网络管理员、系统管理员的我们虽然在服务器的安全上都下了不少功夫:诸如，及时的打上系统安全补丁、进行一些常规的安全配置,但是仍然不太可能每台服务器都会在第一时间内给系统打上全新补丁。

因此我们必需要在还未被入侵之前，通过一些系列安全设置，来将入侵者们挡在“安全门”之外。

2.溢出是程序设计者设计时的不足所带来的错误.[编辑本段]【内存溢出】内存溢出已经是软件开发历史上存在了近40年的“老大难”问题，象在“红色代码”病毒事件中表现的那样，它已经成为黑客攻击企业网络的“罪魁祸首”。

如在一个域中输入的数据超过了它的要求就会引发数据溢出问题，多余的数据就可以作为指令在计算机上运行。

据有关安全小组称，操作系统中超过50%的安全漏洞都是由内存溢出引起的，其中大多数与微软的技术有关。

微软的软件是针对台式机开发的，内存溢出不会带来严重的问题。

但现在台式机一般都连上了互联网，内存溢出就为黑客的入侵提供了便利条件。

【数据溢出】在计算机中，当要表示的数据超出计算机所使用的数据的表示范围时，则产生数据的溢出。

[编辑本段]为什么会出现内存溢出问题导致内存溢出问题的原因有很多，比如：(1) 使用非类型安全(non-type-safe)的语言如C/C++ 等。

(2) 以不可靠的方式存取或者复制内存缓冲区。

(3) 编译器设置的内存缓冲区太靠近关键数据结构。

下面来分析这些因素：1. 内存溢出问题是 C 语言或者C++ 语言所固有的缺陷，它们既不检查数组边界，又不检查类型可靠性(type-safety)。

缓冲区溢出原理缓冲区溢出是一种常见的安全漏洞，它利用了程序在处理数据时没有正确限制输入长度的特点。

当程序接收用户输入数据并存储在缓冲区中时，如果输入的数据超过了缓冲区所能容纳的大小，就会导致溢出。

这种溢出可能导致程序崩溃、系统崩溃，甚至是远程攻击者能够利用溢出来执行恶意代码。

缓冲区溢出的原理是利用了程序在内存中分配缓冲区时的特性。

通常，程序在内存中为缓冲区分配一块连续的内存空间，并将用户输入的数据存储在这个缓冲区中。

然而，程序并没有对用户输入的数据长度进行有效的检查和限制，导致用户可以输入超出缓冲区大小的数据。

当用户输入的数据超过缓冲区大小时，多余的数据会被存储在相邻的内存区域中。

攻击者可以利用这个特性，通过输入特定的数据，覆盖控制程序的返回地址或其他关键数据，从而控制程序的行为。

一旦攻击者成功利用缓冲区溢出漏洞，可能会导致以下问题：1. 执行任意代码：攻击者可以注入恶意代码，并使程序执行该代码，这可能导致系统被完全控制。

2. 提升权限：攻击者可以修改关键数据，包括用户权限、系统配置等，从而获得更高的权限。

3. 拒绝服务：攻击者可以通过溢出来破坏程序的正常运行，导致程序崩溃或系统崩溃，从而拒绝正常用户的服务。

为了防止缓冲区溢出，开发者应该采取以下措施：1. 输入验证：对用户输入进行有效验证和过滤，确保输入的数据长度不会超过缓冲区的大小。

2. 使用安全的库函数：使用具有长度检查的安全库函数替代容易造成溢出的不安全函数，例如使用strncpy替代strcpy。

3. 栈保护机制：启用操作系统提供的栈保护机制，如栈保护、地址空间布局随机化（ASLR）等，以减少攻击的可能性。

4. 定期修补和更新：及时安装系统和应用程序的安全补丁，以修复已知的缓冲区溢出漏洞。

通过采取上述措施，可以有效减少缓冲区溢出漏洞的风险，提高系统的安全性。

Linux缓冲区溢出攻击原理分析及防范
姚建东;秦军;古志民
【期刊名称】《计算机应用》
【年(卷),期】2002(022)007
【摘要】利用缓冲区溢出和suid程序进行攻击来获得远程系统的root权限已经成为黑客攻击的常用方法.文中对Linux操作系统中针对缓冲区溢出进行攻击的原理进行分析,并在此基础上提出防范此种攻击的策略.
【总页数】3页(P125-127)
【作者】姚建东;秦军;古志民
【作者单位】北京理工大学计算机系,北京,100081;北京理工大学计算机系,北京,100081;北京理工大学计算机系,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TP393.08
【相关文献】
1.对Linux系统缓冲区溢出漏洞攻击的防范 [J], 张学海;吕栗;赵旦峰;杨洪利;王全广;杨大伟
2.Windows栈缓冲区溢出攻击原理及其防范 [J], 李云飞;陈洪相;
3.防范Linux下缓冲区溢出攻击 [J], 敬茂华
4.Linux缓冲区溢出攻击的防范 [J], 束维国
5.Linux 缓冲区溢出攻击检测与防范技术 [J], 郭学理;何鹏;刘婧
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

缓冲区溢出详解缓冲区溢出（Buffer Overflow）是计算机安全领域内既经典⽽⼜古⽼的话题。

随着计算机系统安全性的加强，传统的缓冲区溢出攻击⽅式可能变得不再奏效，相应的介绍缓冲区溢出原理的资料也变得“⼤众化”起来。

其中看雪的《0day安全：软件漏洞分析技术》⼀书将缓冲区溢出攻击的原理阐述得简洁明了。

本⽂参考该书对缓冲区溢出原理的讲解，并结合实际的代码实例进⾏验证。

不过即便如此，完成⼀个简单的溢出代码也需要解决很多书中⽆法涉及的问题，尤其是⾯对较新的具有安全特性的编译器——⽐如MS的Visual Studio2010。

接下来，我们结合具体代码，按照对缓冲区溢出原理的循序渐进地理解⽅式去挖掘缓冲区溢出背后的底层机制。

⼀、代码 <=> 数据顾名思义，缓冲区溢出的含义是为缓冲区提供了多于其存储容量的数据，就像往杯⼦⾥倒⼊了过量的⽔⼀样。

通常情况下，缓冲区溢出的数据只会破坏程序数据，造成意外终⽌。

但是如果有⼈精⼼构造溢出数据的内容，那么就有可能获得系统的控制权！如果说⽤户（也可能是⿊客）提供了⽔——缓冲区溢出攻击的数据，那么系统提供了溢出的容器——缓冲区。

缓冲区在系统中的表现形式是多样的，⾼级语⾔定义的变量、数组、结构体等在运⾏时可以说都是保存在缓冲区内的，因此所谓缓冲区可以更抽象地理解为⼀段可读写的内存区域，缓冲区攻击的最终⽬的就是希望系统能执⾏这块可读写内存中已经被蓄意设定好的恶意代码。

按照冯·诺依曼存储程序原理，程序代码是作为⼆进制数据存储在内存的，同样程序的数据也在内存中，因此直接从内存的⼆进制形式上是⽆法区分哪些是数据哪些是代码的，这也为缓冲区溢出攻击提供了可能。

图1 进程地址空间分布图1是进程地址空间分布的简单表⽰。

代码存储了⽤户程序的所有可执⾏代码，在程序正常执⾏的情况下，程序计数器（PC指针）只会在代码段和操作系统地址空间（内核态）内寻址。

数据段内存储了⽤户程序的全局变量，⽂字池等。

缓冲区溢出攻击原理一、缓冲区溢出攻击原理缓冲区溢出是一种非常普遍、非常危险的漏洞，在各种操作系统、应用软件中广泛存在。

利用缓冲区溢出攻击，可以导致程序运行失败、系统当机、重新启动等后果。

更为严重的是，可以利用它执行非授权指令，甚至可以取得系统特权，进而进行各种非法操作。

缓冲区溢出是一种系统攻击的手段，通过往程序的缓冲区写超出其长度的内容，造成缓冲区的溢出，从而破坏程序的堆栈，使程序转而执行其它指令，以达到攻击的目的。

据统计，通过缓冲区溢出进行的攻击占所有系统攻击总数的80%以上。

知道了这个数据我非常震惊，以前进行的活动大都是找各方面的黑客软件然后学习这个软件怎么用，但是众所周知，攻击型的黑客软件都是各大杀毒软件的活靶子，基本上几天就不能用了，所以学习了这些软件的原理，我也能写几行代码，不再依赖黑客软件，就算汇编语言难掌握，也可以保存好常用的代码，其使用方法是比较简单的，下面是我学习的过程，由于没有经验，肯定有不少疏漏，也肯定不少地方绕了弯路，但自己学的过程中也获得了更多乐趣和收货时的喜悦，下面是具体介绍。

我用的是windows xp sp3编程软件是vc6.0。

还用到了olldbg2.0。

都是很常用的工具。

先介绍一下缓冲区溢出攻击的基础知识储备，进程内存空间是我最先接触的，现在看来也是最必要的基础，windows系统核心内存区间0xFFFFFFFF~0x80000000 (4G~2G)为Win32操作系统保留用户内存区间0x00000000~0x80000000 (2G~0G)堆: 动态分配变量(malloc), 向高地址增长进程使用的内存可以按照功能大致分成以下4 个部分。

（1）代码区：这个区域存储着被装入执行的二进制机器代码，处理器会到这个区域取指并执行。

（2）数据区：用于存储全局变量等。

（3）堆区：进程可以在堆区动态地请求一定大小的内存，并在用完之后归还给堆区。

动态分配和回收是堆区的特点。

科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON 2008N O .24SC I ENC E &TEC HN OLO GY I NFO RM ATI O N 信息技术随着社会迈入信息化时代，I nt er net 以及相应信息技术的迅猛发展，社会生活愈来愈多的依赖于网络。

人们在得益于信息革命所带来的巨大机遇的同时，也不得不面对信息安全问题的严峻挑战。

缓冲区溢出攻击方式是网络攻击中使用最频繁,危害最严重的攻击方式。

近年来,由CERT/CC(Com pu t e r Em er ge ncy R es ponse T er m /C oor di na t i on C e nt er )发布的忠告中关于缓冲区溢出漏洞占53.26%以上。

由此可见分析研究缓冲区溢出原理并且制定相应防范策略的急迫性和重要性。

本文首先对缓冲区溢出原理及攻击类型进行了阐述;其次，本文分析了L i nux 环境下的缓冲区溢出攻击;最后，简要介绍了缓冲区溢出防范策略。

1缓冲区溢出原理及攻击类型1.1缓冲区溢出原理缓冲区是用户为程序运行时在计算机中申请的一段连续的内存，它保存了给定类型的数据。

缓冲区溢出通过向程序的缓冲区写入超出其长度的内容，造成缓冲区的溢出，从而破坏系统安全性。

缓冲区溢出会带来两种结果:一是过长的字符串覆盖了相邻的存储单元，引起程序运行失败，严重的可导致系统崩溃;另一种结果是利用这种漏洞可以执行任意指令，甚至可以获得系统权限，由此引出多种攻击方法。

1.2缓冲区溢出的攻击类型缓冲区溢出的目的在于扰乱具有某些特权运行程序的功能，这样就可以让攻击者取得程序的控制权。

为了达到这个目的，攻击者必须达到如下两个目标:在程序的地址空间里安排适当的代码和通过适当的初始化寄存器和存储器，让程序跳转到安排好的地址空间执行。

可以根据这两个目标将缓冲区溢出攻击分为两类:程序的地址空间注入代码的方法和控制程序转移到攻击代码的方法。

详解C语⾔之缓冲区溢出⽬录⼀、缓冲区溢出原理⼆、缓冲区溢出实例三、缓冲区溢出防范3.1、gets3.2、strcpy3.3、 strncpy/strncat3.4、sprintf3.5、scanf3.6、streadd/strecpy3.7、strtrns3.8、realpath⼀、缓冲区溢出原理栈帧结构的引⼊为⾼级语⾔中实现函数或过程调⽤提供直接的硬件⽀持，但由于将函数返回地址这样的重要数据保存在程序员可见的堆栈中，因此也给系统安全带来隐患。

若将函数返回地址修改为指向⼀段精⼼安排的恶意代码，则可达到危害系统安全的⽬的。

此外，堆栈的正确恢复依赖于压栈的EBP值的正确性，但EBP域邻近局部变量，若编程中有意⽆意地通过局部变量的地址偏移窜改EBP值，则程序的⾏为将变得⾮常危险。

由于C/C++语⾔没有数组越界检查机制，当向局部数组缓冲区⾥写⼊的数据超过为其分配的⼤⼩时，就会发⽣缓冲区溢出。

攻击者可利⽤缓冲区溢出来窜改进程运⾏时栈，从⽽改变程序正常流向，轻则导致程序崩溃，重则系统特权被窃取。

例如，对于下图的栈结构：若将长度为16字节的字符串赋给acArrBuf数组，则系统会从acArrBuf[0]开始向⾼地址填充栈空间，导致覆盖EBP值和函数返回地址。

若攻击者⽤⼀个有意义的地址(否则会出现段错误)覆盖返回地址的内容，函数返回时就会去执⾏该地址处事先安排好的攻击代码。

最常见的⼿段是通过制造缓冲区溢出使程序运⾏⼀个⽤户shell，再通过shell执⾏其它命令。

若该程序有root或suid执⾏权限，则攻击者就获得⼀个有root权限的shell，进⽽可对系统进⾏任意操作。

除通过使堆栈缓冲区溢出⽽更改返回地址外，还可改写局部变量(尤其函数指针)以利⽤缓冲区溢出缺陷。

注意，本⽂描述的堆栈缓冲区溢出不同于⼴义的“堆栈溢出(Stack OverFlow)”，后者除局部数组越界和内存覆盖外，还可能由于调⽤层次太多(尤其应注意递归函数)或过⼤的局部变量所导致。

缓冲区溢出的解决方法缓冲区溢出，这就像一个小杯子，你非要往里面倒很多很多水，水就会溢出来，弄得哪儿都是，在计算机里，这可是个大麻烦。

咱先得明白缓冲区是个啥。

就好比你有个小盒子，这个小盒子是用来放糖果的，规定只能放10颗。

这小盒子就是缓冲区，10颗糖果就是正常的数据量。

要是有人调皮，一下子往里面塞了15颗，那多出来的5颗没地方放，就溢出了。

在计算机里，数据就会跑到不该去的地方，可能把别的数据给覆盖了，这就乱套了。

那怎么解决这个事儿呢？一种办法就是把小盒子变大点，在计算机里就是合理地增大缓冲区的大小。

还是说那个放糖果的小盒子，咱知道有时候可能会收到12颗或者13颗糖果，那咱就把盒子设计成能放15颗的。

不过这可不能盲目地增大，得根据实际情况来。

就像你不能因为偶尔可能会多来几个客人，就把自己家房子盖得超级大，那多浪费啊。

在计算机里，要经过仔细的分析，预估可能出现的最大数据量，然后合理地增加缓冲区的容量。

再一个就是严格控制往缓冲区里放东西的量。

这就好比你请人往盒子里放糖果，你得盯着，告诉他最多就放10颗，不能多放。

在程序里，就要对输入的数据进行严格的校验。

比如说，如果一个程序只接受10个字符的输入，那就得设置好，一旦超过10个字符，就不让输入了，直接拒绝。

这就像门口的保安，不符合要求的就不让进。

还有啊，有的时候可以用一些特殊的技术手段。

这就像是给小盒子加个防护栏。

比如说在编程里使用一些安全的函数，这些函数就像是给缓冲区加了一层保护罩。

这些安全函数在处理数据的时候，会自动检查数据的大小是否合适，不合适就会采取措施，而不是像那些不安全的函数一样，任由数据乱塞，最后导致溢出。

咱也可以从程序设计的角度去考虑。

就好比盖房子，设计的时候就要考虑好布局。

在编写程序的时候，采用良好的编程规范。

比如说把不同功能的数据分开存放，就像家里把衣服和食物分开存放一样。

这样即使某个缓冲区有点小问题，也不容易影响到其他重要的数据和程序的运行。