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堆栈溢出系列讲座(1)
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序言：
通过堆栈溢出来获得root权限是目前使用的相当普遍的一项黑客技术。事实上这是一个
黑客在系统本地已经拥有了一个基本账号后的首选攻击方式。
他也被广泛应用于远程攻击。通过对daemon进程的堆栈溢出来实现远程获得rootshell
的技术，已经被很多实例实现。
在windows系统中，同样存在着堆栈溢出的问题。而且，随着internet的普及，win系列
平台上的internet服务程序越来越多，低水平的win程序就成为你系统上的致命伤。因为
它们同样会被远程堆栈溢出，而且，由于win系统使用者和管理者普遍缺乏安全防范的意
识，一台win系统上的堆栈溢出，如果被恶意利用，将导致整个机器被敌人所控制。进而，
可能导致整个局域网落入敌人之手。
本系列讲座将系统的介绍堆栈溢出的机制，原理，应用，以及防范的措施。希望通过我
的讲座，大家可以了解和掌握这项技术。而且，会自己去寻找堆栈溢出漏洞，以提高系
统安全。
堆栈溢出系列讲座
入门篇
本讲的预备知识：
首先你应该了解intel汇编语言，熟悉寄存器的组成和功能。
你必须有堆栈和存储分配方面的基础知识，有关这方面的计算机书籍很多，我
将只是简单阐述原理，着重在应用。
其次，你应该了解linux，本讲中我们的例子将在linux上开发。
1：首先复习一下基础知识。
从物理上讲，堆栈是就是一段连续分配的内存空间。在一个程序中，会声明各种变量。
静态全局变量是位于数据段并且在程序开始运行的时候被加载。而程序的动态的局部变量
则分配在堆栈里面。
从操作上来讲，堆栈是一个先入后出的队列。他的生长方向与内存的生长方向正好相反。
我们规定内存的生长方向为向上，则栈的生长方向为向下。压栈的操作push＝ESP－4，
出栈的操作是pop=ESP+4.换句话说，堆栈中老的值，其内存地址，反而比新的值要大。
请牢牢记住这一点，因为这是堆栈溢出的基本理论依据。
在一次函数调用中，堆栈中将被依次压入：参数，返回地址，EBP。如果函数有局部变量，
接下来，就在堆栈中开辟相应的空间以构造变量。函数执行结束，这些局部变量的内容将
被丢失。但是不被清除。在函数返回的时候，弹出EBP，恢复堆栈到函数调用的地址,弹出
返回地址到EIP以继续执行程序。
在C语言程序中，参数的压栈顺序是反向的。比如func（a,b,c)。在参数入栈的时候，是：
先压c，再压b,最后压a.在取参数的时候，由于栈的先入后出，先取栈顶的a，再取b,最后
取c。
（PS:如果你看不懂上面这段概述，请你去看以看关于堆栈的书籍，一般的汇编语言书籍
都会详细的讨论堆栈，必须弄懂它，你才能进行下面的学习）
2:好了，继续,让我们来看一看什么是堆栈溢出。
2.1：运行时的堆栈分配
堆栈溢出就是不顾堆栈中分配的局部数据块大小，向该数据块写入了过多的数据，导致
数据越界。结果覆盖了老的堆栈数据。
比如有下面一段程序：
程序一：
int main ( )
{
char name[8];
printf("Please type your name: ");
gets(name);
printf("Hello, %s!", name);
return 0;
}
编译并且执行，我们输入ipxodi,就会输出Hello,ipxodi!。程序运行中，堆栈是怎么操作
的呢？
在main函数开始运行的时候，堆栈里面将被依次放入返回地址，EBP。
我们用gcc -S 来获得汇编语言输出，可以看到main函数的开头部分对应如下语句：
pushl %ebp
movl %esp,%ebp
subl $8,%esp
首先他把EBP保存下来，，然后EBP等于现在的ESP，这样EBP就可以用来访问本函数的
局部变量。之后ESP减8，就是堆栈向上增长8个字节，用来存放name[]数组。现在堆栈
的布局如下：
内存底部 内存顶部
name EBP ret
<------ [][][]
^;name
栈顶部 堆栈底部
执行完gets(name)之后，堆栈如下：
内存底部 内存顶部
name EBP ret
<------ [ipxodi\0 ][][]
堆栈溢出系列讲座(1)（转）
会员推荐 2006-1-23 转载注明：www.chinageren.com
^;name
栈顶部 堆栈底部
最后，main返回，弹出ret里的地址，赋值给EIP，CPU继续执行EIP所指向的指令。
2.2：堆栈溢出
好，看起来一切顺利。我们再执行一次，输入ipxodiAAAAAAAAAAAAAAA,执行完gets
（name）之后，堆栈如下：
内存底部 内存顶部
name EBP ret
<------ [ipxodiAA][AAAA][AAAA].......
^;name
栈顶部 堆栈底部
由于我们输入的name字符串太长，name数组容纳不下，只好向内存顶部继续写‘A’。
由于堆栈的生长方向与内存的生长方向相反，这些‘A’覆盖了堆栈的老的元素。如图
我们可以发现，EBP，ret都已经被‘A’覆盖了。在main返回的时候，就会把‘ AAAA’
的ASCII码：0x41414141作为返回地址，CPU会试图执行0x41414141处的指令，结果出现
错误。这就是一次堆栈溢出。
3：如何利用堆栈溢出
我们已经制造了一次堆栈溢出。其原理可以概括为：由于字符串处理函数
（gets，strcpy等等）没有对数组越界加以监视和限制，我们利用字符数组写越界，
覆盖堆栈中的老元素的值，就可以修改返回地址。
在上面的例子中，这导致CPU去访问一个不存在的指令，结果出错。
事实上，当堆栈溢出的时候，我们已经完全的控制了这个程序下一步的动作。如果
我们用一个实际存在指令地址来覆盖这个返回地址，CPU就会转而执行我们的指令。
在UINX系统中，我们的指令可以执行一个shell，这个shell将获得和被我们堆栈溢出
的程序相同的权限。如果这个程序是setuid的，那么我们就可以获得root shell。
下一讲将叙述如何书写一个shell code。
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