pwn-格式化字符串漏洞

本文介绍了格式化字符串漏洞的基本原理和利用技巧,包括如何泄露内存地址、如何覆盖栈内存。通过实例展示了如何确定格式化字符串参数偏移,以及如何使用%n修改内存中的值。还讨论了覆盖小数字和大数字的方法,如使用hhn和hn标志。

部分基础知识来自于CTF-wiki。

原理介绍 - CTF Wiki (ctf-wiki.org) 

常见的有格式化字符串函数有

  • 输入
    • scanf
  • 输出
函数 基本介绍
printf 输出到 stdout
fprintf 输出到指定 FILE 流
vprintf 根据参数列表格式化输出到 stdout
vfprintf 根据参数列表格式化输出到指定 FILE 流
sprintf 输出到字符串
snprintf 输出指定字节数到字符串
vsprintf
### 非栈上格式化字符串漏洞概述 在CTF比赛的PWN类别中,格式化字符串漏洞是一种常见的安全漏洞,通常出现在使用不安全的格式化函数(如`printf`、`sprintf`等)时。如果程序允许用户直接控制格式化字符串参数,而未进行适当的验证和过滤,则可能导致攻击者利用该漏洞读取或写入内存数据。 在栈上的格式化字符串漏洞利用较为常见,而非栈上格式化字符串漏洞则涉及对堆内存或其他非栈内存区域的利用。这类漏洞通常更具挑战性,但也提供了更多的攻击面。 ### 利用方法 非栈上格式化字符串漏洞的利用主要依赖于对格式化字符串中特殊格式符的使用,尤其是`%n`。`%n`的作用是将当前已经输出的字符数写入指定的指针位置。通过精心构造格式化字符串,攻击者可以实现任意地址写入(Arbitrary Write)。 在非栈上场景中,通常需要找到一个可以控制的指针,指向堆内存或其他可写区域。例如,攻击者可以通过泄露堆地址,然后利用`%n`将数据写入堆中的特定位置。这种方法常用于覆盖函数指针或全局偏移表(GOT)中的条目,从而实现控制流劫持。 ```c // 示例代码,展示不安全的格式化字符串使用 #include <stdio.h> void vulnerable_function(char *user_input) { printf(user_input); // 不安全的格式化字符串使用 } int main(int argc, char **argv) { if (argc > 1) { vulnerable_function(argv[1]); } return 0; } ``` 在上述示例中,如果攻击者能够控制`user_input`的内容,则可以构造特定的格式化字符串来触发漏洞。例如,攻击者可以输入类似`%x%x%x%n`的字符串,试图读取栈上的数据并写入特定地址。 ### 防御方法 为了防止非栈上格式化字符串漏洞的利用,可以采取以下几种防御措施: 1. **避免使用不安全的格式化函数**:尽量使用带有显式参数的格式化函数,如`fprintf`、`snprintf`等,并确保格式字符串是静态常量,而不是用户可控的输入。 2. **输入验证和过滤**:对用户输入进行严格的验证和过滤,确保输入中不包含任何格式化字符(如`%`)。可以通过白名单机制来限制输入内容。 3. **地址空间布局随机化(ASLR)**:启用ASLR可以增加攻击者预测内存地址的难度,从而降低漏洞利用的成功率。 4. **堆内存保护**:使用现代编译器提供的堆内存保护机制,如堆栈保护(Stack Canaries)、地址随机化等,以增加攻击者利用堆漏洞的难度。 5. **代码审计和静态分析**:定期进行代码审计和静态分析,查找并修复潜在的安全漏洞。使用静态分析工具可以帮助识别不安全的格式化字符串使用。 6. **运行时检测**:在程序运行时检测格式化字符串的使用情况,及时发现并阻止异常行为。 ### 示例:修复不安全的格式化字符串使用 ```c // 修复后的代码,使用安全的格式化字符串使用方式 #include <stdio.h> void safe_function(char *user_input) { printf("%s", user_input); // 使用安全的方式处理用户输入 } int main(int argc, char **argv) { if (argc > 1) { safe_function(argv[1]); } return 0; } ``` 在修复后的代码中,通过使用`%s`格式化符并显式传递用户输入,避免了用户输入直接作为格式化字符串的风险。 ### 总结 非栈上格式化字符串漏洞的利用虽然较为复杂,但通过精心构造的格式化字符串和内存操作,攻击者仍然可以实现严重的攻击效果。因此,在开发过程中,必须采取有效的防御措施,确保程序的安全性。
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