第7章：缓冲区溢出攻击及防御技术

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。

综合习题一、选择题1. 计算机网络是地理上分散的多台（C ）遵循约定的通信协议，通过软硬件互联的系统。

A. 计算机B. 主从计算机C. 自主计算机D. 数字设备2. 密码学的目的是（C ）。

A. 研究数据加密B. 研究数据解密C. 研究数据保密D. 研究信息安全3. 假设使用一种加密算法，它的加密方法很简单：将每一个字母加5，即a 加密成f 。

这种算法的密钥就是5，那么它属于（A ）。

A. 对称加密技术B. 分组密码技术C. 公钥加密技术D. 单向函数密码技术4. 网络安全最终是一个折衷的方案，即安全强度和安全操作代价的折衷，除增加安全设施投资外，还应考虑（D ）。

A. 用户的方便性B. 管理的复杂性C. 对现有系统的影响及对不同平台的支持D. 上面3项都是5．A 方有一对密钥（K A 公开，K A 秘密），B 方有一对密钥（K B 公开，K B 秘密），A 方向B 方发送 数字签名M ，对信息M 加密为：M’= K B 公开（K A 秘密（M ））。

B 方收到密文的解密方案是（C ）。

A. K B 公开（K A 秘密（M’））B. K A 公开（K A 公开（M’））C. K A 公开（K B 秘密（M’））D. K B 秘密（K A 秘密（M’））6. “公开密钥密码体制”的含义是（C ）。

A. 将所有密钥公开B. 将私有密钥公开，公开密钥保密C. 将公开密钥公开，私有密钥保密D. 两个密钥相同二、填空题1． 密码系统包括以下4个方面：明文空间、密文空间、密钥空间和密码算法。

2． 解密算法D 是加密算法E 的 逆运算 。

3． 常规密钥密码体制又称为 对称密钥密码体制 ，是在公开密钥密码体制以前使用的密码体制。

4． 如果加密密钥和解密密钥 相同 ，这种密码体制称为对称密码体制。

5． DES 算法密钥是 64 位，其中密钥有效位是 56 位。

6． RSA 算法的安全是基于 分解两个大素数的积 的困难。

软件漏洞及其防御措施软件漏洞是指在软件设计或实现过程中存在的错误或缺陷，可能导致系统被攻击者利用，造成数据泄露、系统崩溃或其他安全问题。

在当今数字化时代，软件漏洞已经成为网络安全的重要威胁之一。

本文将介绍软件漏洞的常见类型，并提供一些防御措施，以帮助开发者和用户更好地保护软件安全。

一、常见的软件漏洞类型1. 缓冲区溢出漏洞缓冲区溢出漏洞是指当程序向缓冲区写入数据时，超出了缓冲区的边界，导致数据覆盖到相邻的内存区域，从而可能被攻击者利用。

这种漏洞常见于C和C++等编程语言，开发者应该在编写代码时注意对输入数据的边界检查和长度限制。

2. SQL注入漏洞SQL注入漏洞是指攻击者通过在用户输入的数据中插入恶意的SQL语句，从而绕过应用程序的身份验证和访问控制，获取敏感数据或对数据库进行非法操作。

开发者应该使用参数化查询或预编译语句来防止SQL注入攻击，并对用户输入进行严格的验证和过滤。

3. 跨站脚本攻击（XSS）跨站脚本攻击是指攻击者通过在网页中插入恶意脚本，从而在用户浏览器中执行恶意代码，窃取用户信息或进行其他恶意操作。

开发者应该对用户输入进行过滤和转义，确保不会被当作脚本执行。

4. 跨站请求伪造（CSRF）跨站请求伪造是指攻击者通过伪造合法用户的请求，以合法用户的身份执行非法操作。

开发者应该在关键操作中使用CSRF令牌来验证请求的合法性，并对敏感操作进行二次确认。

5. 逻辑漏洞逻辑漏洞是指在软件设计或实现过程中存在的错误逻辑，可能导致系统行为不符合预期，从而被攻击者利用。

开发者应该进行全面的安全审计和测试，确保系统的逻辑正确性。

二、软件漏洞的防御措施1. 安全编码实践开发者应该遵循安全编码实践，包括输入验证、边界检查、错误处理和异常处理等。

同时，使用安全的编程语言和框架，避免使用已知存在漏洞的组件。

2. 定期更新和修补开发者和用户应该定期更新软件和操作系统，及时安装补丁和修复程序，以修复已知的漏洞。

1. 网络安全绪论2. 扫描与防御技术3. 网络监控及防御技术4. 口令破解及防御技术5. 欺骗攻击及防御技术"∙∙t√6. 拒绝服务攻击及防御技术7. 缓冲区溢出及防御技术8. Web 攻击及防御技术<∙⅜B *n∙⅜w∙MHMInrrW ■・ ∙Q⅝*yyX∙鼻* ∙*∣⅝∙tti∙∙κx∙∙∙ι2"■以∙w∙∙∙电費•-IyMa ・•-•・■ 一 f(w∙c4∙∙ X Mft UBMH⅜J∙⅝M∙≡rτF y ∣fll∙f> ■JM •“•f ・・ NM ∣*m ∣∙∙1■■ ♦"”：ny ・•・ V∙∙MXAMisaTftII■•貝∙∙u ・9. 木马攻击及防御技术—伊冰号定*QOS⅞缶水P <修<⅜∣⅝Q 久件X■*乂■用；⅜∙>>∙∙am* M ∙∙ zu∙*Scx!teβtM0∣⅜ιι⅝∣*t⅜H∙≡m 人.An^gSSSS^SKSSRY&木弓 八"弓珠马∙<ħ与■!■>«* ∙∙∙t⅜0⅞⅛i⅜∙t⅛C⅜Λ fU 本■用可•龄⅜b¾⅝tJ ■Pt ■檜术ItlMIflBillRe^mI QMtay&••人aCwBrT▲0食UH>n ・)tn ・人貝■人∙⅜⅝"f⅝IY¾⅝ IjnMMBiR ÷i≡R*fl5-t∙!的 *：α∙m∏R*p∙<⅜%f∏jf⅜ 笑∙a⅝⅞⅝ κm∙><gα"Hgr>⅜j⅜■ ■■LJ 不町 JUWWMI 幵一⅝⅝αHUJ∙门««W«户■耐・算1»■逮逢MIS*・ M*M i S0t)*Bll*MMAMW>f∙林・宾股・弊丁10. 计算机病毒11.网络安全发展与未来。

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。

加粗为主校试题第一章：1. 威胁计算机网络安全的主要因素有哪些答：⑴从威胁的对象看：主要可分为两大类：①对网络中信息的威胁②对网络中设备的威胁⑵从Internet的技术基础看：①网络的资源是共享的，面向所有用户②各种协议的漏洞③各种系统的漏洞⑶从人的因素考虑，影响网络安全的因素可分为人为和非人为两种情况。

2.简述计算机网络安全的内涵。

答：计算机网络安全是指利用网络管理控制和技术措施，保证在一个网络环境里，信息数据的保密性、完整性、可用性、可控性和抗抵赖性受到保护。

3.计算机网络安全包括那两个方面答：内容包括两方面：硬安全（物理安全）和软安全（逻辑安全）。

4.什么是计算机网络安全策略答：安全策略是指在一个特定的环境里，为保证提供一定级别的安全保护所建立的规则。

通常，包括建立安全环境的三个重要组成部分。

（1）严格的法规（2）先进的技术（3）有效的管理5.制定计算机网络安全策略需要注意那些问题答：制定网络安全管理策略首先要确定网络安全管理要保护什么，对于要保护的内容，一般有两种截然不同的保护原则。

一种是“没有明确表述为允许的都被认为是被禁止的”，另一种是“一切没有明确表述为禁止的都被认为是允许的”。

6.计算机网络安全的主要技术措施。

答：一、利用操作系统、数据库、电子邮件、应用系统本身的安全性，对用户进行权限设置二、在局域网的桌面工作站上部署防病毒软件三、在Intranet系统与Internet连接之处部署防火墙四、某些行业的关键业务在广域网上采用较少位数的加密传输，而其他行业在广域网上采用明文传输第二章：1. 解释网络安全体系结构的含义。

答：全部网络协议以层次化的结构形式所构成的集合，就称为网络体系结构。

2.网络安全有哪些需求答：1．保密性2．完整性3．可用性4．可控性5．抗抵赖性3.网络安全体系结构的任务是什么答：提供有关形成网络安全方案的方法和若干必须遵循的思路、原则和标准。

它给出关于网络安全服务和网络安全机制的一般描述方式，以及各种安全服务与网络体系结构层次的对应关系。

《网络安全》课程教学大纲课程编码： 4300168 课程总学时： 48 ，理论学时：40 ，实践（实验）学时：8 课程学分：3开课学期： 7 适用专业：软件工程一、教学目标使学生掌握网络安全的基本知识，并为学生进一步从事网络安全工作，做好知识准备；使学生掌握网络安全及其防范技术的基本方法，并能自觉运用安全管理的技术与规范；使学生了解网络安全的标准和法律法规，自觉维护网络系统的安全。

二、课程性质与任务本课程是计算机科学与技术专业学生的一门网络方向学科专业课。

主要讲述计算机系统的安全技术及其方法。

内容包括计算机系统的环境安全、软件安全、数据加密技术、网络安全与防火墙技术、计算机病毒的诊断与消除等。

三、预修课程学习本课程之前，应先学习计算机文化、计算机网络、操作系统和数据库原理等课程。

四、学时分配本课程总学时48学时，其中课堂讲授24学时，实验教学24学时。

课堂讲授内容与学五、讲授内容第一章网络安全概述教学目的和要求：了解网络安全研究的体系、研究网络安全的必要性、研究网络安全社会意义以及目前计算机网络安全的相关法规。

如何评价一个系统或者应用软件的安全等级。

教学难点和重点：重点是网络安全相关的基本概念，网络安全研究的体系结构以及配置实验环境。

难点是网络安全防护体系。

教学内容：第一节网络安全基础知识1 网络安全的定义2 网络安全的特征3网络安全的重要性第二节网络安全的主要威胁因素1 协议安全问题2 操作系统与应用程序漏洞3 安全管理问题4 黑客攻击5 网络犯罪第三节常用的防范措施1 完善安全管理制度2 采用访问控制3 数据加密措施4 数据备份与恢复第四节网络安全策略1 我国评价标准2 国际评价标准第五节环境配置1 安装VMware虚拟机2 配置VMware虚拟机3 Sniffer工具的介绍和使用第二章远程攻击的一般步骤教学目的和要求：要求掌握网络攻击的过程及其分类。

理解本地入侵和远程入侵的区别。

掌握远程攻击的一般方法和使用工具，掌握远程攻击的一般过程。

06年网络安全设计考试大纲复习（参考） 第一章 网络安全概论 ▲ 互联网发展现状分析； △ 在中国如此庞大的互联网用户和基础网络迅猛发展的同时，一个十分严峻的问题出现在国人面前，就是互联网的安全问题。 ▲ 建立安全机制的必要性； △ 互联网的安全分为：网络运行安全 和 信息安全 △ 中国互联网的安全现状：1、信息和网络的安全防护能力较差 2、基础信息产业严重依靠国外 3、信息安全管理机构权威性不够 4、全社会的信息安全意识淡薄 ▲ 网络安全解决方法； △ 网络安全的目标：可用性、机密性、完整性、不可抵赖性 △ 信息安全技术包括：监控、扫描、检测、加密、认证、防攻击、防病毒、审计等。 △ 增强互联网安全的主要方法和途径有两大类：（防火墙和加密技术） 1、 以防火墙技术为代表的被动防卫型方案 2、 以数据加密、用户授权认证为核心的主动开放型方案 ▲ 管理黑客活动： △ 黑客活动表现形式分为：入侵、攻击、窃听 三类。 △ 嗅探（sniff）是一种常用的窃听手法，计算机网络嗅探器可以窃听计算机程序在网络上发送和接收到的数据。

第二章 网络攻击的目的、方法和原理 ▲ 网络攻击及网络安全设计的目的基本概念： △ 网络攻击的动机 是获取目标主机的超级用户权限。 △ 网络攻击 利用网络非法获取他人信息或影响计算机正常运行、通信以及导致计算机有异常动作的行为均称为网络攻击 ▲ 网络攻击的基本步骤： △ 隐藏自已的位置 △ 寻找并分析目标主机 △ 获取账户和密码，登录主机 △ 保持访问 △ 隐藏踪迹 △ 窃取网络资源和特权 ▲ 常见攻击手法： △ 口令入侵、植入特洛伊木马程序、WWW的欺骗技术、电子邮件攻击、通过一个节点攻击其他节点、网络监听、黑客软件、安全漏洞攻击、端口扫描攻击。 ▲ 网络攻击手法的原理剖析： △ 缓冲区溢出攻击的原理和防范措施： 原理：攻击者向一个有限空间的缓冲区中置入过长的字符串 防范措施：1、关闭不需要的特权程序 2、关闭不需要使用的端口和服务 3、及时给软件漏洞打补丁 4、尽量不以管理员的身份运行软件 △ 拒绝服务攻击的原理和防范措施： 原理：通过大量的合理的服务请求占用过多的服务资源，通过大量的消耗服务器资源的手段，达到服务器无法响应其他的正常请求的目的。 防范措施：1、主机系统：关闭不必要的服务 和 及时更新系统补丁 2、防火墙：关闭不必要的服务、限制特定IP地址访问、启动防Ddos属性 ▲ 网络安全设计的原则： △ 保护最薄弱环节，标识并加强最弱的环节 △ 纵深防御，提供彻底防御 △ 保护故障，安全故障的管理 △ 最小特权 △ 分隔，划分 △ 简单性，使安全策略保持简单 △ 提升隐私 △ 不要试图隐藏所有的秘密 △ 不要轻易扩展信任 第三章 服务器操作系统基础 ▲ 操作系统基本原理： △ 操作系统 是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理组织计算机工作流程以及方便用户的程序集合，是最基本的系统软件，是硬件机器的第一级扩充。 △ 基本特性： 1、并发性 2、共享性 3、虚拟性 4、异步性 ▲ 常见的操作系统分类及其典型代表 1、微机操作系统 典型代表：Microsoft Windows 2、多任务多系统操作系统 典型代表： UNIX 3、多处理机操作系统 典型代表：Master-Slave Mode 4、网络操作系统 分类：广域网（WAN） 和 局域网（LAN） 5、分布式操作系统 典型实例：计算机网络 ▲ Windows Server 2003的安装和配置 △ 系统种类概述： Windows Server 2003 Web Edition （WEB版）不能做域控制器 Windows Server 2003 Standard Edition （标准版）普通服务器操作系统， 直接由windows 2000 server发展而来 Windows Server 2003 Enterprise Edition（企业版） 前身是windows 2000 advanced server Windows Server 2003 DataCenter Edition （数据中心版） ▲ Windows Server 2003 安全特性基础 △ 活动目录（域的功能）： 1、集中存储用户和密码列表 2、提供一组服务器作为“身份验证服务器”或“登录服务器” 3、对域中的资源维护一个可供搜索的索引 4、创建带有不同级别权限的用户 5、将域分解为子域，然后将针对这些组织单位的各种级别的控制和权限，分配给指定的个体. △ 公钥系统所能做到的典型应用 ： 1、证书服务 2、可伸缩的CA层次模型 3、安全的Web通信 4、安全通信标准 5、认证码

第1讲：网络安全概述1、计算机网络：我们讲的计算机网络,其实就是利用通讯设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来,以功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等)实现网络中资源共享和信息传递的系统。

它的功能最主要的表现在两个方面:一是实现资源共享(包括硬件资源和软件资源的共享);二是在用户之间交换信息。

计算机网络的作用是:不仅使分散在网络各处的计算机能共享网上的所有资源,并且为用户提供强有力的通信手段和尽可能完善的服务,从而极大的方便用户。

从网管的角度来讲,说白了就是运用技术手段实现网络间的信息传递,同时为用户提供服务。

计算机网络通常由三个部分组成,它们是资源子网、通信子网和通信协议。

所谓通信子网就是计算机网络中负责数据通信的部分;资源子网是计算机网络中面向用户的部分,负责全网络面向应用的数据处理工作;而通信双方必须共同遵守的规则和约定就称为通信协议,它的存在与否是计算机网络与一般计算机互连系统的根本区别。

2、计算机网络安全的定义（从狭义的保护角度来看，计算机网络安全是指计算机及其网络系统资源和信息资源不受自然和人为有害因素的威胁和危害，从广义来说，凡是涉及到计算机网络上信息的保密性、完整性、可用性、真实性和可控性的相关技术和理论都是计算机网络安全的研究领域。

）3、本课程中网络安全：指网络信息系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不因偶然的或者恶意的破坏、更改、泄露，系统能连续、可靠、正常地运行，服务不中断。

（主要指通过各种计算机、网络、密码技术和信息安全技术，保护在公有通信网络中传输、交换和存储信息的机密性、完整性和真实性，并对信息的传播及内容具有控制能力，不涉及网络可靠性、信息可控性、可用性和互操作性等领域。

）网络安全的主体是保护网络上的数据和通信的安全。

1）数据安全性是一组程序和功能，用来阻止对数据进行非授权的泄漏、转移、修改和破坏。

2）通信安全性是一些保护措施，要求在电信中采用保密安全性、传输安全性、辐射安全性的措施，并依要求对具备通信安全性的信息采取物理安全性措施。

缓冲区溢出是一种常见的安全漏洞，攻击者利用缓冲区溢出使程序崩溃或执行恶意代码。

以下是缓冲区溢出漏洞的原理和攻击步骤：1. 缓冲区溢出：缓冲区是一种存储数据的地方，当输入的数据长度超过缓冲区的长度时，就会发生缓冲区溢出。

攻击者通常会利用缓冲区溢出漏洞来向程序写入任意数据，包括恶意代码。

2. 栈溢出：栈溢出是缓冲区溢出的一个特殊情况，当程序在堆栈上分配内存时，如果输入的数据长度超过堆栈的大小，就会发生栈溢出。

栈溢出通常发生在函数调用或跳转时，当函数调用时，栈指针会指向函数的返回地址和参数列表，如果输入的数据长度超过堆栈的大小，就会覆盖函数的返回地址和参数列表，使程序崩溃或执行恶意代码。

3. 堆溢出：堆溢出是缓冲区溢出的另一个特殊情况，当程序在堆上分配内存时，如果输入的数据长度超过堆的大小，就会发生堆溢出。

堆溢出通常发生在动态分配内存时，当程序动态分配内存时，堆指针会指向一个空闲的内存块，如果输入的数据长度超过堆的大小，就会覆盖堆指针，使程序崩溃或执行恶意代码。

4. 溢出攻击：攻击者通常会利用缓冲区溢出漏洞来向程序写入任意数据，包括恶意代码。

攻击者可能会通过Web攻击、命令执行攻击、DLL注入攻击等手段来实现。

5. 命令执行攻击：命令执行攻击是攻击者利用缓冲区溢出漏洞来执行恶意命令的攻击。

攻击者通常会利用命令执行漏洞来向程序写入任意命令，包括系统命令和恶意代码。

6. 注入攻击：注入攻击是攻击者利用缓冲区溢出漏洞来注入恶意代码的攻击。

攻击者通常会利用SQL注入、XML注入等手段来实现。

7. 代码执行攻击：代码执行攻击是攻击者利用缓冲区溢出漏洞来执行恶意代码的攻击。

攻击者通常会利用Shellshock、Code Red等漏洞来实现。

总之，缓冲区溢出漏洞是一种常见的安全漏洞，攻击者可以利用它来执行恶意代码或使程序崩溃。

程序员应该加强代码的安全性，避免缓冲区溢出漏洞的发生。