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GCC中的堆栈保护机制

时间:2015-06-25 15:45:16      阅读:161      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:堆栈保护机制   堆栈保护   

        以堆栈溢出为代表的缓冲区溢出已成为最为普遍的安全漏洞,由此引发的安全问题比比皆是。我们知道攻击者利用堆栈溢出漏洞时,通常会破坏当前的函数栈。在gcc中,通过编译选项可以添加 函数栈的保护机制,通过重新对局部变量进行布局来实现,达到监测函数栈是否非破坏的目的。

gcc中有3个与堆栈保护相关的编译选项

-fstack-protector:启用堆栈保护,不过只为局部变量中含有 char 数组的函数插入保护代码。
-fstack-protector-all:启用堆栈保护,为所有函数插入保护代码。
-fno-stack-protector:禁用堆栈保护。


1.1 编译选项为 gcc -fstack-protector-all main.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int i; /* 此时i的声明在数组a之前 */
	int a[4];
	//int i;

	printf("&a=%p,&i=%p\n",&a,&i);
	
	//a[4] = 0;
	printf("%d\n", a[4]);
	//a[5] = 0;
	//a[6] = 0;
	//a[7] = 0;
	//a[8] = 0;
	for(i=0;i<=3;i++) /* 当把3改为4的话,程序运行就会出错,因为开启了堆栈保护,在a[4]的地方编译器放置了一个保护变量,当该变量被修改时,程序
                           * 认为该函数栈被破坏,于是抛出错误 */
		a[i]=0;

	printf("hello\n");
	return 0;	
}
输出结果为:

&a=0xbf9b7ebc,&i=0xbf9b7eb8
1425164544
hello

1.2 编译选项为 gcc -fstack-protector-all main.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	//int i;
	int a[4];
	int i; /* 此时i的声明在数组a之后 */

	printf("&a=%p,&i=%p\n",&a,&i);
	
	//a[4] = 0;
	printf("%d\n", a[4]);
	//a[5] = 0;
	//a[6] = 0;
	//a[7] = 0;
	//a[8] = 0;
	for(i=0;i<=3;i++)/* 当把3改为4的话,程序运行就会出错,因为开启了堆栈保护,在a[4]的地方编译器放置了一个保护变量,当该变量被修改时,程序
                           * 认为该函数栈被破坏,于是抛出错误 */
		a[i]=0;

	printf("hello\n");
	return 0;	
}
输出结果为:

&a=0xbfe0cd3c,&i=0xbfe0cd38
1166871552
hello

1.3 结论

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        在gcc -fstack-protector-all的编译选项下,编译器会对局部变量的组织方式进行重新布局,在本例中,无论i和a变量的声明前后顺序怎么样,它们的布局都是如上图中右边的布局方式,a数组始终在高地址,变量i始终在低地址。并且在a[4]的地址位置,编译器会放置一个保护变量,当该变量被修改时会抛出错误。


2.1 编译选项为 gcc -fno-stack-protector main.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int i; /* 此时i的声明在数组a之前 */
	int a[4];
	//int i;

	printf("&a=%p,&i=%p\n",&a,&i);
	
	//a[4] = 0;
	printf("%d\n", a[4]);
	//a[5] = 0;
	//a[6] = 0;
	//a[7] = 0;
	//a[8] = 0;
	for(i=0;i<=4;i++)
		a[i]=0;

	printf("hello\n");
	return 0;	
}
输出结果:(程序陷入无限循环之中)

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2.2 编译选项为 gcc -fno-stack-protector main.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	//int i;
	int a[4];
	int i; /* 此时i的声明在数组a之后 */

	printf("&a=%p,&i=%p\n",&a,&i);
	
	//a[4] = 0;
	printf("%d\n", a[4]);
	//a[5] = 0;
	//a[6] = 0;
	//a[7] = 0;
	//a[8] = 0;
	for(i=0;i<=4;i++)
		a[i]=0;

	printf("hello\n");
	return 0;	
}
输出结果:

&a=0xbfda2350,&i=0xbfda234c
134513824
hello

2.3 结论

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        在gcc -fno-stack-protector的编译选项下,编译器不会对局部变量的组织方式进行重新布局,在本例中,当i的声明在a之前时,内存布局如上图中的左边的那个一样;当i的声明在a之后时,内存布局如上图中的右边的那个一样。


3.1 编译选项为 gcc  main.c (默认情况下)

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int i; /* 此时i的声明在数组a之前 */
	int a[4];
	//int i;

	printf("&a=%p,&i=%p\n",&a,&i);
	
	//a[4] = 0;
	printf("%d\n", a[4]);
	//a[5] = 0;
	//a[6] = 0;
	//a[7] = 0;
	//a[8] = 0; /* 当把这行代码取消注释后,运行程序会出现段错误,把改行以上的3行取消注释没有问题 */
	for(i=0;i<=4;i++)
		a[i]=0;

	printf("hello\n");
	return 0;	
}
输出结果:(程序陷入无限循环之中)

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3.2 编译选项为 gcc  main.c (默认情况下)

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	//int i;
	int a[4];
	int i;

	printf("&a=%p,&i=%p\n",&a,&i);
	
	//a[4] = 0;
	printf("%d\n", a[4]);
	//a[5] = 0;
	//a[6] = 0;
	//a[7] = 0;
	//a[8] = 0;
	for(i=0;i<=4;i++)
		a[i]=0;

	printf("hello\n");
	return 0;	
}
输出结果:(程序陷入无限循环之中)

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3.3 结论

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        默认情况下,编译器会对局部变量的组织方式进行重新布局,在本例中,无论i和a变量的声明前后顺序怎么样,它们的布局都是如上图中左边的布局方式,变量i始终在低地址,a数组始终在高地址。


参考资料:

1、GCC 中的编译器堆栈保护技术

2、C程序的存储空间

GCC中的堆栈保护机制

标签:堆栈保护机制   堆栈保护   

原文地址:http://blog.csdn.net/u012796139/article/details/46635567

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