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[原创]缓冲区溢出技术分析：栈溢出攻击
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2021-2-26 15:12
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缓冲区溢出攻击是利用缓冲区溢出漏洞所进行的攻击行动。缓冲区溢出是一种普遍且危险的漏洞，存在于软件中，以及更底层的操作系统中。利用缓冲区溢出攻击，可以导致程序运行失败、系统故障，甚至被他人控制主机等后果。本文简单讲解缓冲区溢出的原理，并举出实例进行分析。
01 溢出原理
图 1 内存示意图
缓冲区可以理解为一段可读写的内存区域。代码段存放的是程序的机器码和只读数据。数据段存储的是静态数据和用户的全局变量。堆存储程序运行时分配的变量，大小不固定，由内存地址低向高增长。栈存放函数调用时的临时信息结构，由内存地址高向低增长。入栈（PUSH）时，栈顶变小。出栈（POP）时，栈顶变大。
除了代码段和数据区域，其他的内存区域都能作为缓冲区，因此缓冲区溢出的位置可能在数据段、也可能在堆栈段。
图 2 栈示意图
寄存器
ESP（栈指针寄存器）是指针寄存器的一种，用于存放函数栈顶指针，指向栈的栈顶。
EBP（基址指针寄存器）是指针寄存器的一种，用于存放函数栈底指针，指向当前活动记录的底部。
栈溢出漏洞产生的主要原因是在函数调用时，将函数的返回地址保存入栈，即调用函数运行完毕后将要返回的主函数的地址会先被入栈，如果修改了这个返回地址，并且使这个返回地址指向一个新的内存地址，那么程序就能从其他地址继续执行，这样就产生了栈溢出漏洞攻击。
比如下面这个例子：
1 2 3 4 5 | void fun(unsigned char *data){ unsigned char buffer[BUF_LEN]; strcpy((char*)buffer,(char*)data);//溢出点} |
这个函数是一个典型的栈溢出代码，在使用不安全的strcpy库函数的时候，系统会将data的全部数据拷贝到缓冲区详细设计的区域。因为缓冲区的长度是有限的，当data的数据长度超过了BUF_LEN的时候，便会产生缓冲区溢出。
02 准备环境
Windows XP
IDA
OD
以及两个C程序
03 实例分析
第一个符合缓冲区C程序：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | #include "stdio.h"#include "string.h"char test[]="abcdefg";int main(){ char buffer[8]; strcpy(buffer,test); printf("%s\n",buffer); getchar (); return 0;} |
第二个缓冲区溢出C程序：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | #include "stdio.h"#include "string.h"char test[]="abcdefghijklmn";int main(){ char buffer[8]; strcpy(buffer,test); printf("%s\n",buffer); getchar (); return 0;} |
在编译，建立完成程序后，运行第一个程序，按回车能正确关闭：
运行第二个程序，按回车则会出现内存报错：
接下来用OD和IDA打开第一个程序：
在IDA中看到入口地址为401010，再用OD打开，将地址跳转到401010，并下断点。
然后再IDA中交叉应用查找（crtl+x），找到call main函数的地址为401694。
在OD中找到这个内存地址，并下断点，然后按F9执行至断点位置。
在401694call函数的下个地址401699为call完main函数后的返回地址。
call指令分为2步，第一步，先将call指令下的地址入栈，作为返回地址记录，第二步，跳转到call的地址。在OD的栈结构中可以看到，当call之前，0012F88的栈数据为00000001。
当步入call中后，地址401699已经入栈。
当运行到sub esp,4c的时候查看栈空间：
其中，12FF84存储的是main函数的返回地址，12FF80存储的是父函数的EBP。
继续按F8单步执行到strcpy函数调用处：
调用strcpy的时候先将test参数入栈，然后入栈buffer参数，调用strcpy函数之后将12FF78处的0xCC（烫烫烫烫烫烫烫）修改为abcdefg。按F8执行之后查看栈空间。
此处为调用的abcdefg：
此处为将内存12FF78处开始载入abcdefg，载入完成后如图：
接下来查看第二个程序：
用OD打开第二个程序，断点位置如上，前边重复如上操作，直到执行到查看栈，可看到Main函数返回地址依旧在12FF84处。
接下来查看第二个程序：
用OD打开第二个程序，断点位置如上，前边重复如上操作，直到执行到查看栈，可看到Main函数返回地址依旧在12FF84处。
接着运行，可看到在strcpy函数调用test时，12FF84处的栈任还指向返回地址
但在载入buffer缓冲区时，因缓冲区数据过大，已经将返回地址占据，使main主程序无法正常返回。
所以在执行完后返回地址错误，所以内存报错
此上栈溢出实例分析完毕。
利用：
当输入“abcdefghijklmn”时，“mn”会将返回main函数的返回地址覆盖，那么这里就可以利用，将“abcdefghijklmn”改为“abcdefghijklXXXX”，这样“XXXX”则为新的返回地址。当弹出返回地址的时候，ESP指针会自增4，指向main函数的三个参数，那么可以利用这一特性，将返回地址覆盖为“jmp esp”指令的地址，然后将main函数的参数覆盖为shellcode，这样当执行完main函数return的时候就会跳转到jmp esp指令处然后执行esp中的代码。当test数组为“abcdefghijklXXXX..shellcode”的时候，XXXX为返回地址，接着的是shellcode，然后就可以通过shellcode达成某些目的。
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