缓冲区溢出漏洞分析36页PPT
第7章缓冲区溢出攻击及防御技术ppt课件
2024/3/29
网络入侵与防范技术
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
7.1 缓冲区溢出概述
隐蔽性：
第三，由于漏洞存在于防火墙内部的主机上，攻击者可 以在防火墙内部堂而皇之地取得本来不被允许或没有权 限的控制权；
2024/3/29
网络入侵与防范技术
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
7.1 缓冲区溢出概述
什么是缓冲区？它是包含相同数据类型实例的一个 连续的计算机内存块。是程序运行期间在内存中分 配的一个连续的区域，用于保存包括字符数组在内 的各种数据类型。
Windows系统中缓冲区溢出的事例更是层出不穷。 2001年“红色代码”蠕虫利用微软IIS Web Server中
的缓冲区溢出漏洞使300 000多台计算机受到攻击； 2003年1月，Slammer蠕虫爆发，利用的是微软SQL
Server 2000中的缺陷； 2004年5月爆发的“振荡波”利用了Windows系统的活
产生碎片不同 对堆来说，频繁的new/delete或者malloc/free势必会造成 内存空间的不连续，造成大量的碎片，使程序效率降低。 对栈而言，则不存在碎片问题，因为栈是先进后出的队列， 永远不可能有一个内存块从栈中间弹出。
生长方向不同 堆是向着内存地址增加的方向增长的，从内存的低地址向高 地址方向增长。 栈的生长方向与之相反，是向着内存地址减小的方向增长， 由内存的高地址向低地址方向增长。
1999年w00w00安全小组的Matt Conover写了基于 堆缓冲区溢出专著，对堆溢出的机理进行了探索。
缓冲区溢出原理及防范
摘要：正文：大纲：1.引言；随着网络安全技术的飞速发展，缓冲区溢出漏洞已经成为当前最具安全威胁的漏洞之一，缓冲区溢出攻击也成为一种非常有效而常见的攻击方法。
如Internet上的第1例蠕虫(Morris)攻击，就是利用了fingerd的缓冲区溢出漏洞。
SANS评选出的2005年威胁最大的20个漏洞中，有8个跟缓冲区溢出有关。
根据CNCERT最近几周的计算机安全漏洞的统计数据，与缓冲区溢出有关的安全事件占了很大的比例。
这些都充分说明了研究缓冲区溢出的重要性。
本文主要介绍了windows下的缓冲区溢出的相关知识。
2.漏洞原因和原理；2.1 产生原因；当向一个已分配了确定存储空间的缓冲区内复制多于该缓冲区处理能力的数据时，就会发生缓冲区溢出，溢出包括堆溢出和堆栈溢出。
它与程序在内存中的分布有关，而它产生的直接原因是由于C/C++程序中的一些函数调用时，没有进行边界检查，如C函数库中的strcpy()，strcat()，sprintf()，gets()等都是不安全的。
由上面的分析可知要产生缓冲区溢出,需要有几个条件: 1) 程序编译时在堆栈上分配了固定大小的缓冲区,并且在对缓冲区进行访问时没有提供边界检查。
这条在C/C ++语言中就满足,而对于有边界检查的语言,如Pascal 等,就没有这样的溢出问题。
2) 程序调用了没有进行边界检查的函数来访问(写操作) 缓冲区,这些函数没有对访问的缓冲区的大小进行判断。
由于在C语言中,字符串以0字节来标识结尾,其中没有字符串的长度信息,所以几个没有判断字符串长度的字符串拷贝函数就是容易出现问题的函数。
这些函数有: strcat()、strcpy()、sprintf()等。
3) 即使程序使用了上面所说的问题函数也不一定会出现溢出漏洞,漏洞发生的最后一个条件是程序员由于粗心,未检查用户输入数据的长度就将其直接复制到缓冲区中去。
虽然这看起来是一件小事,很容易杜绝。
可惜的是正因为有大量粗心的程序员的存在,使得溢出漏洞变得非常的普遍。
缓冲区溢出原因及解决
第三讲缓冲区溢出n1 缓冲区溢出问题简介n2 几种典型的缓冲区溢出n3 防范措施缓冲区溢出1 缓冲区溢出问题简介缓冲区溢出是一种常见的漏洞.据统计,通过缓冲区溢出进行的攻击占所有系统攻击总数的80%以上.这种错误的状态发生在写入内存的数据超过了分配给缓冲区的大小的时候,就像一个杯子只能盛一定量的水,如果放到杯子中的水太多,多余的水就会一出到别的地方。
由于缓冲区溢出，相邻的内存地址空间被覆盖，造成软件出错或崩溃。
如果没有采取限制措施，可以使用精心设计的输入数据使缓冲区溢出，从而导致安全问题。
缓冲区溢出缓冲区溢出问题的历史很长一段时间以来,缓冲区溢出都是一个众所周知的安全问题, C程序的缓冲区溢出问题早在70年代初就被认为是C语言数据完整性模型的一个可能的后果。
这是因为在初始化、拷贝或移动数据时，C语言并不自动地支持内在的数组边界检查。
虽然这提高了语言的执行效率，但其带来的影响及后果却是深远和严重的。
•1988年Robert T. Morris的finger蠕虫程序.这种缓冲区溢出的问题使得Internet几乎限于停滞,许多系统管理员都将他们的网络断开,来处理所遇到的问题. •1989年Spafford提交了一份关于运行在VAX机上的BSD版UNIX的fingerd的缓冲区溢出程序的技术细节的分析报告，引起了部分安全人士对这个研究领域的重视•1996年出现了真正有教育意义的第一篇文章, Aleph One在Underground发表的论文详细描述了Linux系统中栈的结构和如何利用基于栈的缓冲区溢出。
缓冲区溢出Aleph One的贡献还在于给出了如何写开一个shell的Exploit的方法，并给这段代码赋予shellcode的名称，而这个称呼沿用至今，我们现在对这样的方法耳熟能详--编译一段使用系统调用的简单的C程序，通过调试器抽取汇编代码，并根据需要修改这段汇编代码。
•1997年Smith综合以前的文章，提供了如何在各种Unix变种中写缓冲区溢出Exploit更详细的指导原则。
网络与内容安全漏洞扫描技术PPT课件
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安全漏洞举例-FTP协议漏洞
• FTP反弹(FTP Bounce) -利用FTP的代理服务特性 • 有限制的访问(Restricted Access) -可能形成控制连接是可信任的，而数据连接却不是 •保护密码(Protecting Passwords) -FTP服务器允许无限次输入密码 -“PASS”命令以明文传送密码。 •端口盗用(Port Stealing) -分配端口号时，通常按增序分配
本章重点
漏洞的概念 漏洞扫描的工作原理 安全漏洞的类别 缓冲区溢出攻击的原理 扫描器的类型、主要功能和工作流程
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第五章 漏洞扫描技术
1. 漏洞扫描概述 2. 安全漏洞成因 3. 安全漏洞举例 4. 漏洞扫描主要技术 5. 漏洞扫描工具
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漏洞扫描概述
• 漏洞的概念 -源自vulnerability -指硬件、软件或策略上存在的的安全缺陷，从而使得攻击 者能够在未授权的情况下访问、控制系统。 • 标准化组织CVE（Common
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主要扫描技术(Cont.) ---端口扫描技术
• 端口扫描技术 • 开放扫描 -可靠性高但易被发现 •隐蔽扫描 -能有效避免检测但易被丢弃 •半开放扫描 -隐蔽性和可靠性介于前两者之间
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主要扫描技术(Cont.)
• 开放扫描技术:TCP Connect 扫描;TCP反向ident扫描 • TCP Connect 扫描 -实现原理：通过调用socket函数connect()连接到目标主机 -优点：稳定可靠，不需要特殊的权限 -缺点：不隐蔽，易被发现和屏蔽 •Reverse-ident扫描 -实现原理：Ident协议(RFC1413)鉴别TCP连接的用户 -只能在tcp全连接之后才有效
缓冲区溢出攻击的原理分析与防范
3、缓冲区溢出的防御方法
3.1、写正确的代码的方法 3.2、通过操作系统使得缓冲区不可执行，从而阻止攻击者植入攻击代码 3.3、利用编译器的数组边界检查来实现缓冲区的保护 3.4、在程序指针失效前进行完整性检查
4、总结与展望
4.1全文总结
4.2 展望
5、参考文献
本课题的研究意义
随着信息与网络技术的发展，以及这些技术在军事领域 的不断渗透，计算机网络已成为连接未来信息化战场的枢纽。 对计算机的攻击，能够获得大量宝贵的情报以及达到其它武 器系统所不能及的效果。因此对以计算机为基础的网络攻击 与防护就自然成为军事领域密切关注的问题。近年来，缓冲 区溢出漏洞的广泛性和破坏性受到国内外信息安全研究领域 的极切关注。从1988年CERT(计算机紧急响应小组)成立以来， 统计到的安全威胁事件每年以指数增长。缓冲区溢出攻击作 为网络攻击一种主要形式占所有系统攻击总数的80％以上[1]。 这种缓冲区溢出漏洞可以发生在不同的操作系统以及不同的 应用程序上。 缓冲区溢出攻击是黑客攻击的主要手段，给网络信息安全 带来了越来越大的危害。已有的防御手段研究相对滞后，目 前国内外的研究大多集中在某个具体漏洞的利用与防范上， 缺乏全面的研究。并且现有的缓冲区溢出防御手段也存在诸 多不足之处。论文主要是对缓冲区溢出攻击的原理分析与防 范进行深入研究。 论文首先介绍了缓冲区和堆栈的基本概念，研究并总结了 缓冲区溢出的原理和过程，并介绍了一些常用的攻击方法。 在此基础上，论文研究并总结了目前防御缓冲区溢出攻击的 一些常用方法，主要从主客观两方面来讨论。主观方面，主 要是要提高程序员编写代码的质量，形成良好的编程风格； 客观方面，主要是从系统和软件做一些相关的检查和优化。
缓冲区溢出影响及危害
• 在几乎所有计算机语言中，不管是新的语言还是旧的 语言，使缓冲区溢出的任何尝试通常都会被该语言本身自 动检测并阻止（比如通过引发一个异常或根据需要给缓冲 区添加更多空间），但是有两种语言不是这样：C和C++ 语言。C\C++语言由于其针灵活应用的特性，通常允许让 额外的数据乱写到其余内存的任何位置，而这种情况可能 被利用从而导致意想不到的结果。而且，用C\C++编写正 确的代码来始终如一地处理缓冲区溢出则更为困难；很容 易就会意外地导致缓冲区溢出。更重要的一点就是C\C++ 的应用非常广泛，例如，Red Hat Linux 7.1中86%的代码 行都是用C或C++编写的。因此，大量的代码对这个问题 都是脆弱的，出现缓冲区溢出也就是常见的事情。 缓冲区溢出漏洞很容易被蠕虫病毒利用造成了很大的 危害，如2001年7月19日，CodeRed蠕虫爆发，造成的损 失估计超过20亿美元[2]，2001年9月18日，Nimda蠕虫被 发现，造成的损失更大，超过26亿美元，2002年Slapper 蠕虫出现，2003年1月25日Slammer蠕虫爆发，2004年5 月1日，“震荡波”被发现，这几个病毒对网络安全造成 的破坏之大是前所未有的。而以上病毒都利用了缓冲区溢 出漏洞。
缓冲区溢出漏洞
缓冲区溢出漏洞IBM软件研究院缓冲区溢出漏洞，是一种在软件中最容易发生的漏洞。
它发生的原理是，由于软件在处理用户数据时使用了不限边界的拷贝，导致程序内部一些关键的数据被覆盖，引发了严重的安全问题。
缓冲区指的是操作系统中用来保存临时数据的空间，一般分为栈和堆两种缓冲区类型。
缓冲区溢出漏洞是一种非常普通、非常危险的漏洞，在各种操作系统、应用软件，甚至是Web应用程序中广泛存在。
利用缓冲区溢出攻击，可以导致程序运行失败、系统当机、重新启动等后果。
更为严重的是，可以利用它执行非授权指令，甚至可以取得系统特权，进而进行各种非法操作。
在当前网络与操作系统安全中，50%以上的攻击都是来自于缓冲区溢出漏洞。
而缓冲区溢出中，最为危险的是栈溢出，因为入侵者可以利用栈溢出，在函数返回时改变返回程序的地址，让其跳转到任意地址，带来的一种是程序崩溃导致拒绝服务，另外一种就是跳转并且执行一段恶意代码，然后为所欲为。
这里要澄清一个概念，很多人把缓冲区溢出称之为堆栈溢出漏洞，其实是错误的，堆溢出和栈溢出是两个不同的概念，都属于缓冲区溢出。
平时听说的缓冲区溢出大部分都是属于栈溢出。
由于程序在实现的过程中，往往会自定义一些内存空间来负责接受或者存储数据，这些被直接定义的空间大小是有限的，因此当程序将过多的数据不经检查而直接放入这些空间中时，就会发生栈溢出。
栈溢出最为直接的危害是，这些被过量放进内存空间的数据会将函数的返回地址覆盖。
“返回地址”的概念来自于CPU处理指令的结构设计。
如果程序现在准备调用一个函数，CPU首先会将执行完这个函数后将要执行的指令地址存储到栈空间中，然后CPU开始执行函数，执行完毕，CPUCPU取出前面保存的指令地址，然后接着执行。
这个“返回地址”是保存在栈空间中的，而程序一般定义的空间也是在栈中进行分配的，这就给了我们覆盖这个“返回地址”的机会。
栈是一个先进后出的空间，而堆则恰恰相反，是一个先进先出的空间。
缓冲区溢出详解
缓冲区溢出详解缓冲区溢出（Buffer Overflow）是计算机安全领域内既经典⽽⼜古⽼的话题。
随着计算机系统安全性的加强，传统的缓冲区溢出攻击⽅式可能变得不再奏效，相应的介绍缓冲区溢出原理的资料也变得“⼤众化”起来。
其中看雪的《0day安全：软件漏洞分析技术》⼀书将缓冲区溢出攻击的原理阐述得简洁明了。
本⽂参考该书对缓冲区溢出原理的讲解，并结合实际的代码实例进⾏验证。
不过即便如此，完成⼀个简单的溢出代码也需要解决很多书中⽆法涉及的问题，尤其是⾯对较新的具有安全特性的编译器——⽐如MS的Visual Studio2010。
接下来，我们结合具体代码，按照对缓冲区溢出原理的循序渐进地理解⽅式去挖掘缓冲区溢出背后的底层机制。
⼀、代码 <=> 数据顾名思义，缓冲区溢出的含义是为缓冲区提供了多于其存储容量的数据，就像往杯⼦⾥倒⼊了过量的⽔⼀样。
通常情况下，缓冲区溢出的数据只会破坏程序数据，造成意外终⽌。
但是如果有⼈精⼼构造溢出数据的内容，那么就有可能获得系统的控制权！如果说⽤户（也可能是⿊客）提供了⽔——缓冲区溢出攻击的数据，那么系统提供了溢出的容器——缓冲区。
缓冲区在系统中的表现形式是多样的，⾼级语⾔定义的变量、数组、结构体等在运⾏时可以说都是保存在缓冲区内的，因此所谓缓冲区可以更抽象地理解为⼀段可读写的内存区域，缓冲区攻击的最终⽬的就是希望系统能执⾏这块可读写内存中已经被蓄意设定好的恶意代码。
按照冯·诺依曼存储程序原理，程序代码是作为⼆进制数据存储在内存的，同样程序的数据也在内存中，因此直接从内存的⼆进制形式上是⽆法区分哪些是数据哪些是代码的，这也为缓冲区溢出攻击提供了可能。
图1 进程地址空间分布图1是进程地址空间分布的简单表⽰。
代码存储了⽤户程序的所有可执⾏代码，在程序正常执⾏的情况下，程序计数器（PC指针）只会在代码段和操作系统地址空间（内核态）内寻址。
数据段内存储了⽤户程序的全局变量，⽂字池等。
缓冲区溢出漏洞实验
缓冲区溢出漏洞实验⼀、实验简介缓冲区溢出是指程序试图向缓冲区写⼊超出预分配固定长度数据的情况。
这⼀漏洞可以被恶意⽤户利⽤来改变程序的流控制，甚⾄执⾏代码的任意⽚段。
这⼀漏洞的出现是由于数据缓冲器和返回地址的暂时关闭，溢出会引起返回地址被重写。
原理详解：缓冲区是内存中存放数据的地⽅。
在程序试图将数据放到机器内存中的某⼀个位置的时候，因为没有⾜够的空间就会发⽣缓冲区溢出。
⽽⼈为的溢出则是有⼀定企图的，攻击者写⼀个超过缓冲区长度的字符串，植⼊到缓冲区，然后再向⼀个有限空间的缓冲区中植⼊超长的字符串，这时可能会出现两个结果：⼀是过长的字符串覆盖了相邻的存储单元，引起程序运⾏失败，严重的可导致系统崩溃；另⼀个结果就是利⽤这种漏洞可以执⾏任意指令，甚⾄可以取得系统root特级权限。
缓冲区是程序运⾏的时候机器内存中的⼀个连续块，它保存了给定类型的数据，随着动态分配变量会出现问题。
⼤多时为了不占⽤太多的内存，⼀个有动态分配变量的程序在程序运⾏时才决定给它们分配多少内存。
如果程序在动态分配缓冲区放⼊超长的数据，它就会溢出了。
⼀个缓冲区溢出程序使⽤这个溢出的数据将汇编语⾔代码放到机器的内存⾥，通常是产⽣root权限的地⽅。
仅仅单个的缓冲区溢出并不是问题的根本所在。
但如果溢出送到能够以root权限运⾏命令的区域，⼀旦运⾏这些命令，那可就等于把机器拱⼿相让了。
通过往程序的缓冲区写超出其长度的内容，造成缓冲区的溢出，从⽽破坏程序的堆栈，进⽽运⾏精⼼准备的指令，以达到攻击的⽬的。
⼆、缓冲区溢出实例1、利⽤数组越界进⾏缓冲区溢出#include<stdio.h>void HelloWord(){printf("Hello World");getchar();}void Fun(){int arr[5] = {1,2,3,4,5};arr[6] = (int) HelloWord;}int main(){Fun();return 0;}2、利⽤strcpy()函数进⾏缓冲区溢出攻击#include "stdafx.h"#include <stdio.h>#include <string.h>char shellcode3[] = "\x68\x72\x6F\x63\x41\x68\x47\x65""\x74\x50\xE8\x41\x00\x00\x00\x50\x68\x4C\x69\x62\x72\x68\x4C\x6F""\x61\x64\xE8\x31\x00\x00\x00\x50\x68\x72\x74\x00\x00\x68\x6D\x73""\x76\x63\x54\xFF\xD0\x83\xC4\x08\x68\x65\x6D\x00\x00\x68\x73\x79""\x73\x74\x54\x50\xFF\x54\x24\x14\x83\xC4\x08\x68\x63\x6D\x64\x00""\x54\xFF\xD0\x83\xC4\x14\xEB\x67\x55\x8B\xEC\x64\xA1\x30\x00\x00""\x00\x8B\x40\x0C\x8B\x40\x14\x8B\x00\x8B\x70\x28\x80\x7E\x0C\x33""\x75\xF5\x8B\x40\x10\x8B\xF8\x03\x7F\x3C\x8B\x7F\x78\x03\xF8\x8B""\xDF\x8B\x7B\x20\x03\xF8\x33\xC9\x8B\x34\x8F\x03\xF0\x41\x8B\x54""\x24\x08\x39\x16\x75\xF2\x8B\x54\x24\x0C\x39\x56\x04\x75\xE9\x8B""\x7B\x24\x03\xF8\x8B\x0C\x4F\x81\xE1\xFF\xFF\x00\x00\x8B\x7B\x1C""\x03\xF8\x49\xC1\xE1\x02\x8B\x3C\x0F\x03\xC7\x5D\xC2\x08\x00";#pragma comment(linker, "/section:.data,RWE")void Sub_3(){__asm{mov eax, offset shellcode3jmp eax}}void overflow(const char* input){char buf[8];printf("Virtual address of 'buf' = Ox%p\n", buf);strcpy(buf, input);}void fun(){printf("Function 'fun' has been called without an explicitly invocation.\n");printf("Buffer Overflow attack succeeded!\n");}int main(){printf("Address of 'overflow' = Ox%p\n", overflow);printf("Sddress of 'fun' = Ox%p\n", fun);printf("Sddress of 'Sub3' = Ox%p\n", Sub_3);char input[] = "AAAbbbbbbaaa\xA5\x10\x41\x00";//char input[] = "AAAAAAA";overflow(input);return 0;}3、本次实验⽤的测试代码为：#include <stdio.h>int main(){char *name[2];name[0] = "/bin/sh";name[1] = NULL;execve(name[0], name, NULL);}⼀般情况下，缓冲区溢出会造成程序崩溃，在程序中，溢出的数据覆盖了返回地址。