嵌入式软件工程师-嵌入式系统安全性-缓冲区溢出防护_使用安全的编程库与函数.docxVIP

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缓冲区溢出防护基础

1缓冲区溢出的概念与危害

缓冲区溢出是一种常见的软件安全漏洞，发生在程序试图将数据写入一个固定大小的缓冲区，但数据的大小超过了缓冲区的容量。这种溢出可能导致程序崩溃，更严重的是，它可能被恶意利用，执行未经授权的代码，从而控制受影响的系统。缓冲区溢出的常见危害包括：

程序崩溃：当数据溢出时，可能会覆盖到其他内存区域，导致程序异常终止。

数据泄露：溢出可能暴露敏感信息，如密码或私钥，给攻击者。

权限提升：攻击者可能利用缓冲区溢出来提升其在系统上的权限，从普通用户权限到系统管理员权限。

远程代码执行：最危险的情况是，攻击者能够注入并执行恶意代码，完全控制受影响的系统。

2缓冲区溢出的常见类型

2.1栈溢出

栈溢出是最常见的类型，发生在程序将数据写入栈上的缓冲区时。栈是用于存储局部变量和函数调用信息的内存区域。当数据超过缓冲区的大小时，它可能会覆盖栈上的其他变量，包括函数返回地址，从而允许攻击者控制程序的执行流程。

2.1.1示例代码

#includestdio.h

#includestring.h

voidvulnerable_function(char*input){

charbuffer[16];

strcpy(buffer,input);

printf(Buffercontents:%s\n,buffer);

}

intmain(){

charinput[100];

memset(input,A,100);

vulnerable_function(input);

return0;

}

在这个例子中，vulnerable_function函数接收一个输入字符串，并尝试将其复制到一个只有16字节大小的缓冲区buffer中。如果输入字符串的长度超过16字节，strcpy函数将导致栈溢出，覆盖buffer之后的内存。

2.2堆溢出

堆溢出发生在程序尝试将数据写入堆上的缓冲区时。堆是用于动态分配内存的区域。当程序错误地处理堆内存分配或释放时，可能会导致溢出。

2.2.1示例代码

#includestdio.h

#includestdlib.h

#includestring.h

intmain(){

char*buffer=(char*)malloc(16);

char*input=(char*)malloc(100);

memset(input,A,100);

strcpy(buffer,input);

printf(Buffercontents:%s\n,buffer);

free(buffer);

free(input);

return0;

}

在这个例子中，buffer被分配了16字节的堆内存，而input则被分配了100字节。当strcpy函数被调用时，如果input的长度超过buffer的大小，就会发生堆溢出。

2.3格式化字符串溢出

格式化字符串溢出是一种特殊的缓冲区溢出，发生在使用printf或类似函数时，格式化字符串参数没有正确地被引用或保护。攻击者可以通过控制格式化字符串参数，读取或写入任意内存地址。

2.3.1示例代码

#includestdio.h

voidvulnerable_function(char*input){

printf(input);

}

intmain(){

charinput[100];

sprintf(input,%s%10$n,Hello);

vulnerable_function(input);

return0;

}

在这个例子中，%10$n是一个格式化字符串漏洞的示例。%n通常用于将写入的字节数写回到一个整数参数中，但如果没有正确地保护，攻击者可以通过控制输入来利用这一点，写入任意内存地址。

2.4防护措施

为了防止缓冲区溢出，可以采取以下措施：

使用安全的字符串处理函数：如strncpy、strncat等，这些函数允许指定目标缓冲区的最大长度，从而避免溢出。

输入验证：确保所有输入数据都经过验证，不会超过预期的大小。

使用编译器安全特性：如GCC的-fstack-protector选项，可以增加对栈溢出的防护。

采用安全的编程库：如使用C++的std::string类，它内置了对缓冲区溢出的防护机制。

定期进行代码审计：通过代码审查和使用静态分析工具，可以发现潜在的缓冲区溢出漏洞。

通过理解和应用这些防护措施，开发者可以显著减少缓冲区溢出的风险，提高软