详解C语言之缓冲区溢出

简介

缓冲区溢出攻击是指攻击者向程序缓冲区写入超出该缓冲区边界的数据，造成系统崩溃、执行意外代码等漏洞。这是一种非常常见且危险的攻击方法。本文将介绍缓冲区溢出的概念、攻击原理和防御方法。

缓冲区溢出攻击原理

C语言的特点是内存操作非常灵活，但由于程序中常常对输入数据的长度进行了限制，攻击者可以利用这个限制向程序缓冲区输入较长的数据，造成缓冲区溢出。攻击者可以通过精细设计的传参数据，覆盖程序代码或系统信息以达到其想要的结果。

攻击基本原理如下：

1. 确定攻击输入数据长度——攻击者通过了解待攻击程序的代码和输入数据的传输方式来确定攻击输入数据的长度；
2. 构造攻击输入数据——攻击者在确定好攻击数据长度后，根据不同的攻击方式，构造不同的输入数据；
3. 把输入数据传给目标程序——攻击者将构造好的攻击输入数据通过各种方式传给目标程序；
4. 触发缓冲区溢出——输入数据超过了目标程序预留的内存空间长度，导致缓冲区溢出；
5. 控制程序执行，触发攻击——攻击者成功让程序执行他预期的代码。

缓冲区溢出攻击防御方法

由于缓冲区溢出攻击是利用程序在接收输入数据时，未能正确判断输入数据的长度，因此，增加对输入数据的长度限制以及增加数据长度检查可以有效防御缓冲区溢出攻击。具体的防御措施如下：

1. 增加输入数据长度检查——程序在接收输入数据时，应该增加数据长度检查，判断输入数据是否超出程序预留的存储空间；
2. 对输入数据进行严格过滤——程序应该对输入数据进行过滤，禁止攻击者使用引号、等号、反斜杠（“\"）等字符，同时进行转义处理；
3. 增加堆栈保护机制——程序应该增加堆栈保护机制，如使用位置无关程序编译、关闭可执行数据段等。

缓冲区溢出攻击案例

案例一：使用gets函数造成的缓冲区溢出

示例代码：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char buffer[10];
    printf("Enter your password:");
    gets(buffer);
    printf("You entered: %s\n", buffer);
    return 0;
}

该代码存在缓冲区溢出漏洞。在输入长度大于10个字符的字符串时，就会造成缓冲区溢出。此时，攻击者可以利用这个漏洞执行意外代码，例如在输入密码时输入Shell命令并触发执行。

可以使用fgets函数代替gets函数，fgets函数可以限制读取的最大字符数，避免出现缓冲区溢出漏洞。

案例二：使用strcpy函数造成的缓冲区溢出

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void) {
    char buffer[10];
    printf("Enter your password:");
    strcpy(buffer, "1234567890abcdef");
    printf("You entered: %s\n", buffer);
    return 0;
}

该代码存在缓冲区溢出漏洞。在试图把长度超过10的字符串拷贝到长度为10的字符数组时，就会造成缓冲区溢出。此时，攻击者可以利用这个漏洞执行意外代码，例如在输入密码时输入Shell命令并触发执行。

可以使用strncpy函数代替strcpy函数，strncpy函数可以限制拷贝的最大字符数，避免出现缓冲区溢出漏洞。