C 语言缓冲区溢出攻击

缓冲区是用于临时存储数据的区域。当程序或系统进程溢出时，它存储的数据量超过了最初分配的存储容量。这会导致部分数据泄露到其他缓冲区，可能损坏或替换这些缓冲区中原有的数据。

在缓冲区溢出攻击中，多余的数据可能包含攻击者或恶意用户想要执行的操作的明确指令。例如，这些数据可能导致损坏文件、修改数据或泄露机密信息。

攻击者会利用缓冲区溢出漏洞来攻击等待用户输入的程序。缓冲区溢出可以是基于堆的，也可以是基于栈的。

基于堆的攻击通过溢出程序预留的内存空间来攻击应用程序，这是两种类型中最少见的，并且实现起来有挑战性。攻击者更频繁地利用基于栈的缓冲区溢出来攻击程序和应用程序，这是利用用于存储用户输入的栈内存空间。

让我们通过 C 语言的实际程序示例来了解此类情况的危险性。

在示例中，我们仅演示了缓冲区可能溢出，而没有实现任何危险的代码注入。现代编译器通常会在编译/链接时包含溢出检查选项，但在没有额外的安全机制（如异常处理）的情况下，在运行时验证此问题非常具有挑战性。

示例

输出

If input :- 12345678 (8 bytes)
Then o/p;- the program run smoothly.
If input:- Input : 123456789 (9 bytes)
Then o/p;-  "Segmentation fault" message will be displayed and the program terminates.

说明

在此示例中，漏洞存在于如果用户输入（argv[1]）大于 8 字节，缓冲区就可能溢出。对于 32 位（4 字节）的机器，我们需要填满一个双字（32 位）的内存。由于一个字符 (char) 占用一个字节，如果我们请求一个 5 字节的缓冲区，系统将分配两个双字（8 字节）。这就是为什么如果我们输入超过 8 字节，mybuffer 就会溢出的原因。

存在一些标准的类似函数，如 strncpy()、strncat() 和 memcpy()，它们更不容易发生溢出。这些函数的问题在于，程序员必须自己断言缓冲区大小，而不是由编译器来断言。

在开始编码之前，任何 C/C++ 程序员或编码人员都必须了解缓冲区溢出问题。缓冲区溢出会导致许多缺陷的产生，其中许多可以被利用。

缓冲区溢出攻击会发生什么？

缓冲区溢出攻击通常涉及攻击者覆盖缓冲区外部的内存，以利用编程缺陷。下面概述了此类攻击可能发生的方式：

不安全的编码

攻击者会找到目标程序代码中的薄弱环节。这些代码可能包含与用户输入相关的例程，如 gets() 和 strcpy()，它们不执行输入边界检查。

输入数据

攻击者的输入数据超过了缓冲区分配的内存。例如，如果一个缓冲区可以容纳 50 个字符，攻击者会提交 60 个或更多字符。

数据覆盖

程序在将攻击者输入读入缓冲区之前不执行边界检查。因此，多余的数据可能会溢出到相邻的内存位置，从而覆盖关键信息，如函数指针、返回地址或其他变量。

利用

通过精心构造输入数据，攻击者可以影响程序行为。例如，他们可能会将指向他们打算运行的恶意代码的地址替换为函数指针。

执行恶意代码

当程序跳转到修改后的返回地址或执行重写的函数指针时，它可能会最终运行攻击者的代码，从而导致未经授权的访问、权限提升或其他恶意操作。

结论

C 语言的缓冲区溢出攻击可能产生有害的影响，这使其成为软件开发人员和安全专家的重大问题。为了防御这些攻击，用户必须了解它们是如何运作的，并采取预防措施，例如使用安全函数、强制执行缓冲区大小检查以及使用安全工具。

在当今网络安全威胁不断变化的世界中，要想维护软件系统的完整性和安全性，就必须了解最佳实践和安全措施。开发人员必须优先考虑安全编码实践，并定期更新他们的知识，以抵御如缓冲区溢出攻击之类的新兴危险。