理解缓冲区溢出：从入门到实践

"这篇文档是‘缓冲区溢出光速入门’，主要针对对缓冲区溢出感兴趣的初学者，由watercloud@xfocus.org撰写。文章介绍了缓冲区溢出的基本概念，通过实例展示了如何发生溢出，并指出C语言中易引发溢出的函数，如strcpy、sprintf和strcat。此外，还提到了程序溢出后控制流程改变的可能性，以及理解这种现象需要掌握的栈、汇编和计算机体系结构相关知识。" 缓冲区溢出是计算机编程中的一个重要安全问题，尤其在C语言中常见。当程序试图向一个固定大小的缓冲区内写入超出其容量的数据时，就会发生溢出。例如，如果定义了一个大小为10的int型数组buff[10]，任何对buff[10]之后的元素赋值的操作都将超出边界，如buff[12]=0x10。这样的错误可能导致数据损坏、程序崩溃，甚至可能被恶意利用来操控程序执行流程。 文章给出的示例程序buf.c展示了如何通过缓冲区溢出改变程序执行路径。在这个例子中，虽然函数why_here没有被直接调用，但在main函数中，通过将why_here的地址赋值给buff[2]，导致了溢出，使得程序在执行时意外地调用了why_here函数。这是因为在栈上，函数返回地址通常保存在栈帧的一个特定位置，溢出的数据可以覆盖这个地址，从而在函数返回时跳转到攻击者指定的地址。 理解这一现象的关键在于熟悉计算机的栈结构和汇编语言中的CALL/RET指令。栈在内存中自高地址向低地址增长，每个函数调用都会在栈上创建一个新的栈帧，包含局部变量、参数以及返回地址。当函数返回时，CPU执行RET指令，从栈顶弹出地址并跳转到该地址继续执行。因此，如果溢出的数据覆盖了返回地址，就有可能控制程序执行流。 为了深入学习缓冲区溢出，读者需要了解以下几点： 1. C语言栈布局：理解栈帧的结构，包括局部变量、参数、返回地址等。 2. 计算机体系结构：特别是内存模型、寻址方式和指令集。 3. 汇编语言基础：知道如何阅读和理解汇编代码，特别是与函数调用和返回相关的指令。 4. 缓冲区溢出的防范措施：如使用安全的字符串处理函数，如strncpy、snprintf等，或者启用栈保护技术，如Canary。 通过这些基础知识的学习，读者能够更好地理解缓冲区溢出的原理，以及如何防止和应对这种安全威胁。在实际的软件开发中，理解并避免缓冲区溢出是非常重要的，因为它可以极大地提高代码的安全性。