实验五：利用缓冲区溢出漏洞获取权限与防御策略

实验五：缓冲区溢出实验1旨在教授学生理解和实践关于操作系统安全的重要概念，特别是针对Linux（如Ubuntu）环境中的缓冲区溢出攻击。缓冲区溢出是一种常见的软件漏洞，当程序试图写入超过预设缓冲区大小的数据时，可能会破坏程序的正常行为，甚至允许恶意代码接管控制流程。 在这个实验中，学生首先会遇到一个具有缓冲区溢出漏洞的程序，需要通过理解函数调用时栈的布局，尤其是如何影响返回地址，来设计并实施攻击。攻击的目标是获取root用户权限，这涉及到利用溢出覆盖控制指令，如shellcode（一段可以执行的机器代码）。 实验的首要任务之一是关闭系统的防御机制，以便于分析漏洞。在Ubuntu系统中，通常采用的防御措施包括： 1. 地址空间随机化：这是Linux系统中的一项技术，通过随机化内存地址，使得攻击者难以预测堆和栈的精确位置，从而增加溢出攻击的难度。在实验中，通过运行`sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0`关闭此功能。 2. StackGuard保护机制：GCC编译器自带的一种保护机制，它会在栈帧周围添加额外的检查，阻止缓冲区溢出修改返回地址。通过使用`gcc -fno-stack-protector`关闭该保护，学生可以看到不启用防护的效果。 3. 非可执行栈：在Ubuntu中，之前的版本允许可执行栈，但现在默认是非可执行的。这意味着栈不能存储执行代码，以防止恶意代码的执行。编译选项`-zexecstack`用于启用可执行栈，而`-znoexecstack`则用于禁用。 通过这些步骤，学生不仅能够深入理解缓冲区溢出攻击的工作原理，还能评估不同防御机制的有效性，并且在实践中应用它们。同时，实验要求学生反思这些防御措施的优缺点，以及在实际生产环境中如何平衡安全与性能。这个过程有助于培养学生的逆向工程和安全编程技能。