缓冲区溢出漏洞实验室

Question

我正在通过一个实验室来演示一个利用缓冲区溢出的漏洞。我让它工作了，但有一个我不太理解的地方，我希望有人能为我解释一下。

这是利用漏洞的代码：

/* Vunlerable program: stack.c */
/* You can get this program from the lab’s website */
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int bof(char *str)
{
  char buffer[24];
  /* The following statement has a buffer overflow problem */
  strcpy(buffer, str); ➀
  return 1;
}
int main(int argc, char **argv)
{
  char str[517];
  FILE *badfile;
  badfile = fopen("badfile", "r");
  fread(str, sizeof(char), 517, badfile);
  bof(str);
  printf("Returned Properly\n");
  return 1;
}

本实验的一个步骤是确定分配给buffer24的内存大小。为此，我所做的是在bof函数上运行gdb，我可以看到我的系统上分配的内存是0x20，即32位。

如果我改变缓冲区的大小，我可以运行gdb并找到分配的内存槽。但是，如果没有gdb，我应该知道有多少内存将分配给buffer24吗？如果我更改为buffer8，我是否应该一眼就知道32位系统上的内存块是什么，或者它是否因系统而异？如果我知道了，谁能解释一下。

Answer 1

这取决于目标平台、编译器和编译标志。

例如，处于调试模式(-O0)的GCC 7.2 x86在16字节边界上对齐堆栈帧并分配帧指针(ebp)。

示例：(godbolt link)

bof(char*):
        push    ebp                   ; -4
        mov     ebp, esp           
        sub     esp, 40               ; -40
        sub     esp, 8                ; -8
        push    DWORD PTR [ebp+8]     ; -4
        lea     eax, [ebp-32]         ; 32 bytes to top of stack frame
        push    eax                   ; -4
        call    strcpy                ; stack is aligned to 16 bytes (-64)
        add     esp, 16
        mov     eax, 1
        leave
        ret

在优化(-O2)的情况下，将省略帧指针，但堆栈仍在16字节(godbolt link)上对齐：

bof(char*):
        sub     esp, 52               ; -52
        push    DWORD PTR [esp+56]    ; -4
        lea     eax, [esp+20]         ; 36 bytes to top of stack frame
        push    eax                   ; -4
        call    strcpy                ; stack is aligned to 16 bytes (-64)
        mov     eax, 1
        add     esp, 60
        ret

使用强制4字节堆栈对齐(-O2 -mpreferred-stack-boundary=2) (godbolt link)：

bof(char*):
        sub     esp, 24               ; -24
        push    DWORD PTR [esp+28]    ; -4
        lea     eax, [esp+4]          ; 24 bytes to top of stack frame
        push    eax                   ; -4
        call    strcpy
        mov     eax, 1
        add     esp, 32
        ret

打开堆栈保护器(-O2 -fstack-protector-all) (godbolt link)：

bof(char*):
        sub     esp, 52                      ; -52
        mov     eax, DWORD PTR gs:20
        mov     DWORD PTR [esp+36], eax      ; stack check value at -16 (-52+36)
        xor     eax, eax
        push    DWORD PTR [esp+56]           ; -4
        lea     eax, [esp+16]                ; 40 bytes to top of stack frame, leaving exactly 24 bytes to check value
        push    eax
        call    strcpy
        add     esp, 16
        mov     edx, DWORD PTR [esp+28]
        xor     edx, DWORD PTR gs:20
        jne     .L5
        mov     eax, 1
        add     esp, 44
        ret
.L5:
        call    __stack_chk_fail

其他编译器可能会产生完全不同的结果。

在现实生活中，通过分析指令并计算函数返回地址的字节数，可以在汇编模式下利用缓冲区溢出进行攻击，因此无论源代码是什么，或者它是如何编译的(这些信息通常都是不可用的)。