缓冲区溢出攻击原理分析
《缓冲区溢出攻击实践》以实践者角度介绍了初级缓冲区溢出攻击方法，本文从原理上对该方法做原理性介绍。
函数帧结构
现在高级语言C（或者C++)，在函数开头的几指令要建立好函数帧结构，而函数返回时要撤消函数帧。当前在不同的CPU体系加构或者ABI标准，这些函数帧结构有一些差别，但原理上是相通的。
我们还是以之前的示例代码作为分析对象，讨论在fread函数填数据到buf变量前的栈结构。
下面是机器上对stack1程序 main函数反编译的结果：
(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main:
0x08048484 <+0>: push %ebp
0x08048485 <+1>: mov %esp,%ebp
0x08048487 <+3>: and $0xfffffff0,%esp
0x0804848a <+6>: sub $0x40,%esp
0x0804848d <+9>: mov $0x80485e0,%edx
0x08048492 <+14>: mov $0x80485e2,%eax
0x08048497 <+19>: mov %edx,0x4(%esp)
0x0804849b <+23>: mov %eax,(%esp)
0x0804849e <+26>: call 0x80483c0
0x080484a3 <+31>: mov %eax,0x3c(%esp)
0x080484a7 <+35>: cmpl $0x0,0x3c(%esp)
0x080484ac <+40>: jne 0x80484c1
0x080484ae <+42>: movl $0x80485ea,(%esp)
0x080484b5 <+49>: call 0x8048380
0x080484ba <+54>: mov $0x1,%eax
0x080484bf <+59>: jmp 0x80484ff
0x080484c1 <+61>: lea 0x1c(%esp),%eax
0x080484c5 <+65>: mov 0x3c(%esp),%edx
0x080484c9 <+69>: mov %edx,0xc(%esp)
0x080484cd <+73>: movl $0x1,0x8(%esp)
0x080484d5 <+81>: movl $0x400,0x4(%esp)
0x080484dd <+89>: mov %eax,(%esp)
0x080484e0 <+92>: call 0x8048390
0x080484e5 <+97>: mov $0x80485f0,%eax
0x080484ea <+102>: lea 0x1c(%esp),%edx
0x080484ee <+106>: mov %edx,0x4(%esp)
0x080484f2 <+110>: mov %eax,(%esp)
0x080484f5 <+113>: call 0x8048370
0x080484fa <+118>: mov $0x0,%eax
0x080484ff <+123>: leave
0x08048500 <+124>: ret
End of assembler dump.
0x08048484 <+0> push %ebp
0x08048485 <+1> mov %esp,%ebp
0x08048487 <+3> and $0xfffffff0,%esp
0x0804848a <+6> sub $0x40,%esp
它的功能是：先将调用者的ebp压到栈上，然后将此时的esp作为被调用者的ebp(栈顶），然后根据函数局部变量的大小，将esp将压地址扩展，作为被调用者的esp(栈底）；这样ebp和esp这对寄存器描述的栈空间就函数帧的空间。
在函数返回时，它总执行以下两条指令，通常称为
function epilogue
0x080484ff <+123> leave
0x08048500 <+124> ret
它的功能是：先将当前函数的ebp赋给esp，然后再从栈中弹出(pop)调用者的ebp值到ebp寄存器，然后再从栈中弹出EIP值到pc寄存器。指令执行完后，ebp和esp就是父函数的函数帧。
示例程序的栈帧结构
根据上面stack1中main的反编译结果，画出如图1的栈结构：
图1: fread函数调用函数，栈帧结构图
这里重点关注一下buf变量在栈中的位置，当buf变量发生溢出时，就会往高地址空间覆盖。先是覆盖main函数的其它局部变量（图1没有画出来），然后是父函数的ebp，再次重点是eip，最后是父函数的栈空间。我们不关心覆盖父函数的栈空间，因为我们根本不打算返回父函数执行。
缓冲区溢出后栈内容
当前fread从bad.txt读取文件内容到buf缓冲区并发生溢出后，整个栈空间内容如图2所示：
图2：fread从bad.txt文件读取数据产生溢出后的栈数据
当函数返回时，ret指令将0xffffd710弹给pc寄存，就开始执行shellcode了。
小结
本文以示例程序为蓝本，分析程序的栈帧结构，以及攻击方法如何利用该结构控制EIP，改变程序执行流程，从而让程序掉到shellcode的坑里面。
============= 回顾一下本系列文章 ==============
- 缓冲区溢出攻击实践
- 缓冲区溢出攻击原理分析
- 初识shellcode
- 如何编写本地shellcode
- 编写shellcode测试工具
- 使用ret2reg攻击绕过地址混淆
- 使用ret2libc攻击方法绕过数据执行保护
