10、高效预防面向返回编程的学习方法

高效预防面向返回编程的学习方法

1. 引言

在当今的计算环境中，运行时攻击对系统安全构成了严重威胁。攻击者常常利用缓冲区溢出漏洞篡改返回地址，实现任意代码执行。为应对此类攻击，现代处理器引入了不可执行位（NX - bit）等保护机制，但攻击者开发出了面向返回编程（ROP）技术来绕过这些保护。本文将介绍一种名为HadROP的实用且易于部署的ROP防御机制。

2. 面向返回编程（ROP）原理

2.1 ROP攻击机制

运行时攻击通常通过利用栈上的缓冲区溢出漏洞来覆盖返回地址。攻击者将该地址指向包含预注入机器代码的内存段，从而实现任意执行。为应对代码注入攻击，现代处理器采用NX - bit机制，将包含用户提供数据的内存段标记为不可执行。

ROP是为绕过基于不可执行数据页的保护机制而开发的。攻击者用一组指向现有可执行代码的地址覆盖栈，这些地址指向的代码片段包含少量指令并以返回指令结尾，称为gadget。执行gadget后，返回指令会跳转到栈上指定的下一个地址，从而有效地决定程序流。

2.2 ROP防御的挑战

早期的ROP防御尝试主要集中在防止恶意代码执行，例如通过监控指令级别的返回指令频率。然而，ROP范式的小改动（如跳转导向编程JOP）往往会破坏这些防御技术的核心假设。其他研究则侧重于强化程序本身，如在运行时强制执行控制流完整性（CFI），但这种方法会严重降低目标程序的性能，并且对程序的修改要么依赖于源代码访问，要么会降低与其他工具和运行时优化的兼容性。

3. HadROP方法

3.1 总体思路

HadROP基于ROP程序与传统程