基于栈的缓冲区溢出原理及两个小例子

栈结构：

1.方向:高地址(栈底)->低地址（栈顶）
2.加载完成pe后，系统会为这个pe分配一个栈，这个栈用于 实现(类似C)高级语言中函数的调用。
3.(2)所说的分配的栈是系统自动维护，并且push pop等平衡细节都是透明的。一般来说只有在使用汇编代码的时候，心会和它直接打交道。

函数调用与栈

#include<stdio.h>

void fuc_B()
{
	printf("This is Fuc_B !\n");
}
void fuc_A()
{
	fuc_B();
	printf("This is Fuc_A !\n");
}
int main()
{
	fuc_A();
	printf("This is Fuc_main !\n");
}

上面这段代码，在经过编译器编译后，各个函数对应的机器指令在代码区可能是这样分布的

可以看到，他们并不是连续的，根据操作系统的不同，编译器和编译选项的不同，同一文件不同函数的代码在内存代码区的分布可能相邻，也可能相离甚远，可能先后有序，也可能无序；但他们都在同一个PE文件中的"节"，我们可以简单把他们在内存代码区中的分布位置理解成散乱无关的。

问题： 那散乱无关的代码区段，在我们的代码中又没有直接说明跳转到哪儿，那他是怎么执行main的时候，跳转到fuc_A去，而又在执行fuc_A的时候又去跳转到fuc_B去执行的呢？

简单用OD跟了一下，了解一下这个过程
：

(1)进函数之前：

我们要注意两点

一个是函数的下一跳地址:00d81233
一个是当前主函数所在函数堆的ebp：002DFE34

(2)进函数之后:

可以看到只要我们进了函数，系统会自动帮我们把下一跳指令的地址压进栈

流程：

首先压栈下一跳指令地址，
然后再压栈上层函数的ebp（保存），
把当前的esp赋值给ebp(也就是重新给该函数重新开辟一个栈区)。

效果：

  
    // 当前函数栈空间
    //
    -----esp==ebp(当前)     
    //然后把这个esp作为当前函数栈空间的ebp
    
    局部变量
    异常处理代码入口地址 //如果函数设置了异常处理
    安全cookie         //如果编译器加GS选项
    ebp(上层)
    下一跳指令地址
    调用参数
    
    -----ebp          //上层函数的ebp(上层)

（3）函数结束，要返回原先位置

步骤：

//保存返回值到eax，可以作为第0步。
1.add esp //clear self stack 
2.pop ebp //ebp=ebp(上层)
3.retn== pop eip  jmp eip //jump has saved eip

.汇编的retn指令

//不恢复CS寄存器
pop eip
jmp eip

//相对的是retf 恢复cs
pop eip
pop cs
jmp eip

总结图:

实践1（利用溢出原理修改邻接变量）

直接上代码:

#include<stdio.h>
#include<windows.h>

char *PASSWORD = "1234567";
//验证密码
BOOL v_password(char *password)
{
	BOOL authenticated=false;//注意定义的顺序
	char buffer[8]; //注意定义的顺序
	authenticated = strcmp(password, PASSWORD);

	strcpy(buffer,password);
	return authenticated;

}
int main()
{
	BOOL Flag = false;
	char password[1024];

	while (1)
	{
		printf("please input password \n");
		scanf("%s",password);
		if (v_password(password))
		{
			printf("foolish boy ！\n");
		}
		else
			printf("clever boy ！\n");

	}
}
//注意:strcpy和scanf在较高版本编译器不允许使用，可自行找办法解决。

代码原理

1.输入密码。
2.判断密码得到authenticated。
3.通过strcpy大于password[8]的数，修改栈中的authenticated,使得返回值为真。

上述代码在栈区的存储方式

当然这只是个简略的概图。
本次实验中,vs2008编译器会对在栈区的局部变量存储进行优化，会在authenticated和buffer之间放入8字节的安全区，防止栈溢出。（不管设置对齐系数是多少，变量之间插入的安全区大小都是8）。

红色为优化的安全区，绿色为变量内存

这也就是为什么需要注意定义顺序的原因，由于栈的方向以及先定义先push等原因，只能由定义在authenticated后面的变量溢出，然后去填充authenticated的值。

该实验环境要求：

选项	推荐使用的环境	备注
操作系统	windws XP SP2	其他Win32操作系统也可以进行本实验
编译器	VisuaL Studio2008	如使用其他编译器，需要重新调试
编译选项	默认编译选项	需要关掉GS编译选项
Build版本	debug版本	如使用release版本，则需要重新调试

点击简单了解GS选项？
通过了解了GS原理以及所处的位置，其实发现GS并不影响我们本次实验。

从上面代码可以看出：

当strcmp的返回值:authenticated为0时，说明密码正确。

假如我们输入密码88888888（8个8）password的值就是“88888888\0"

这时这个\0就会被填充到8字节的安全缓冲区的最低位上去。

当我们想通过填充authenticated为0时，就需要输入8888888888888888(十六个8，将安全区也填充)，这时就能达到效果，尽管密码不对，但是authenticated的值也已经是0，程序逻辑觉得我们输入了正确密码

修改成功。

实践2（利用溢出原理修改函数返回地址）

上面的实验方法是很有用的，但是对代码环境的要求比较苛刻，我们需要一个通用的，强大的方法，那就瞄准栈帧最下方的EBP,和函数返回地址。同样的原理去填充

带有GS编译选项的栈内存

不带GS编译选项的栈内存

填充时注意：别忘了01000000（局部变量）与安全Cookie/EBP之间还有四字节的安全区。

上面我们也发现了个问题，从键盘输入的ASCII码有限（0x11,0x12等符号无法直接用键盘输入）,所以我们把填充的值改为从文本获取。这样我们就可以把不能键盘注入的ASCII字符用十六进制编辑器写入文件。

代码:

#include<stdio.h>
#include<windows.h>

char *PASSWORD = "1234567";
//验证密码
BOOL v_password(char *password)
{
	BOOL authenticated=false;//注意定义的顺序
	char buffer[8]; //注意定义的顺序
	authenticated = strcmp(password, PASSWORD);
	strcpy(buffer,password);
	return authenticated;

}
int main()
{
	char password[100];
	FILE *fp;
	if(fp=fopen("password.txt","r+"))
	{
		fscanf(fp,"%s",password);
		if (v_password(password))
		{
			printf("foolish boy ！\n");
		}
		else
			printf("clever boy ！\n");
		fclose(fp);
	}
	
	

}

编译成PE(Debug模式)文件，用OD调试看看该怎么改EIP。

这里为了方便，设置了固定基址为0x400000。找到OD中的v_password函数。

下一跳指令地址 : 0x004328F5  
EBP : 0x0012FF34  
意图修改到该EIP: 0x0043290B

我们从代码中知道，执行完v_password函数就要判断返回值。

进入函数，我们只需要将txt中读取到password copy到buffer中去。

我们先尝试123456789看找的地方对不对：

发现123456789的ASCII已经进来
那我们现在只需要把0x004328F5改为0x43290B

接下来跟实践同样的原理，用8填充栈存储EIP上面的内存，用0x43290B填充存储EIP的位置

计算buffer到EBP存储位置所差字节数=36字节
我们用36刚好填充EIP存储位置，然后由于栈中高地址存储的是高位，所以修改最后四个8为倒序的新的EIP地址

虽然最后会报缓冲区被填充的错误：

只要忽略就好了，只是这次EBP仍然被填充了，函数返回会出错，但是没关系,仍能执行到我们想要的结果。