栈缓冲区溢出

栈缓冲区溢出（stack buffer overflow或stack buffer overrun）是计算机程序把数据写入调用栈上的内存时超出了数据结构的边界。^[1][2]栈缓冲区溢出是缓冲区溢出的一种。^[1] 这会损坏相邻数据的值，引发程序崩溃或者修改了函数返回地址从而导致执行恶意的程序。这种攻击方式称为stack smashing。可被用于注入可执行代码、接管进程的执行。是最为古老的黑客攻击行为之一。^[3][4][5]

例子

下例可用于覆盖函数返回地址。^[3][6] 通过函数 strcpy() :

#include <string.h> void foo (char *bar) {  char c[12];  strcpy(c, bar); // no bounds checking } int main (int argc, char **argv) {  foo(argv[1]);  return 0; } 

当命令行参数少于12个字符时（例子B时）该程序是安全的。

foo()函数的不同输入下的调用栈:

A. - Before data is copied.

B. - "hello" is the first command line argument.

C. - "A​A​A​A​A​A​A​A​A​A​A​A​A​A​A​A​A​A​A​A​\x08​\x35​\xC0​\x80" is the first command line argument.

例子C中, 命令行参数多于11个字符，导致foo()覆盖了本地调用栈的数据、存储的栈指针（EBP）以及最重要的返回地址。

攻击也可以修改内部变量值：

#include <string.h> #include <stdio.h> void foo (char *bar) {  float My_Float = 10.5; // Addr = 0x0023FF4C  char c[28]; // Addr = 0x0023FF30  // Will print 10.500000  printf("My Float value = %f\n", My_Float);  /* ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~  Memory map:  @ : c allocated memory  # : My_Float allocated memory  *c *My_Float  0x0023FF30 0x0023FF4C  | |  @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@#####  foo("my string is too long !!!!! XXXXX");  memcpy will put 0x1010C042 (little endian) in My_Float value.  ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/  memcpy(c, bar, strlen(bar)); // no bounds checking...  // Will print 96.031372  printf("My Float value = %f\n", My_Float); } int main (int argc, char **argv) {  foo("my string is too long !!!!! \x10\x10\xc0\x42");  return 0; } 

平台相关

保护方式

常用三种方式来对抗栈缓冲区溢出攻击。

检查栈缓冲区溢出的发生

栈的警惕标志（stack canary），得名于煤矿里的金丝雀（英语：Animal sentinel#Historical examples），用于探测该灾难的发生。具体办法是在栈的返回地址的存储位置之前放置一个整形值，该值在装入程序时随机确定。栈缓冲区攻击时从低地址向高地址覆盖栈空间，因此会在覆盖返回地址之前就覆盖了警惕标志。返回返回前会检查该警惕标志是否被篡改。^[2]

栈数据不可执行

采取了“写异或执行”策略（W^X（英语：W^X）, "Write XOR Execute"），即内存要么可写，要么可执行，但二者不能兼得。这是最常用的方法，大部分桌面处理器都硬件支持不可执行标志（no-execute flag）。

随机化内存空间布局

著名例子

• 莫里斯蠕虫针对Unix finger（英语：finger protocol） 服务器.[1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Witty worm（英语：Witty worm） .
• Slammer worm（英语：SQL Slammer）针对Microsoft SQL Server.[3] （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• 衝擊波蠕蟲 针对微软的DCOM 服务.
• Twilight hack（英语：Twilight hack）针对Wii

参见

参考文献

1. Fithen, William L.; Seacord, Robert. VT-MB. Violation of Memory Bounds. US CERT. 2007-03-27 [2017-02-19]. （原始内容于2012-02-05）. 
2. Dowd, Mark; McDonald, John; Schuh, Justin. The Art Of Software Security Assessment. Addison Wesley. November 2006: 169–196. ISBN 0-321-44442-6. 
3. Levy, Elias. Smashing The Stack for Fun and Profit. Phrack. 1996-11-08, 7 (49): 14 [2017-02-19]. （原始内容于2021-03-04）. 
4. Pincus, J.; Baker, B. Beyond Stack Smashing: Recent Advances in Exploiting Buffer Overruns (PDF). IEEE Security and Privacy Magazine. July–August 2004, 2 (4): 20–27 [2017-02-19]. doi:10.1109/MSP.2004.36. （原始内容 (PDF)于2016-03-04）. 
5. Burebista. (PDF). [2017-02-19]. （原始内容 (PDF)存档于2007-09-28）.  (dead link)
6. Bertrand, Louis. . MUSESS '02: McMaster University Software Engineering Symposium. 2002 [2017-02-19]. （原始内容存档于2007-09-30）.