针对缓冲区保护技术（ASLR）的一次初探

0x01 前言

• ASLR 是一种针对缓冲区溢出的安全保护技术，通过对堆、栈、共享库映射等线性区布局的随机化，通过增加攻击者预测目的地址的难度，防止攻击者直接定位攻击代码位置，达到阻止溢出攻击的目的的一种技术
• 目前 ASLR 技术据我所知对3种情况进行了保护，分别是映像基址随机化、堆栈基址随机化和 PEB / TEB 随机化（有论文为参考）。下面来亲自测试一下，看看地址到底会不会变
  
  
• 实验环境：Windows 10 ，编译器：C-Free

0x02 映像基址随机化

• 当可执行文件或动态链接库文件被映射到内存时，系统会对其虚拟地址进行随机化（重启系统后会更新地址），示例程序如下（做缓冲区溢出实验的，这里直接拿来用了）
  
  
• 这里准备测试7个数据：（1）msvcrt.dll 基地址及大小（2）msvcrt._cexit 的地址及偏移地址（3）msvcrt.singnal 的地址及偏移地址（3）msvcrt.strcpy 地址及偏移地址（4）msvcrt.atexit 地址及偏移地址（5）msvcrt._fileno 地址及偏移地址（6）msvcrt._setmode 地址及偏移地址。其中第一个是动态链接库，其他都是动态链接库里面的函数。
• 测试 msvcrt.dll 的基地址及大小的方法，将编译好的程序放入OD保持程序为运行状态
  
  
• 打开 PCHunter 软件，找到刚刚加载的进程，右击在下方显示模块窗口
  
  
• 右击显示所有模块
  
  
• 可以看到 msvcrt.dll 模块的地址
  
  
• 测试动态链接库 msvcrt.dll 中的函数地址及偏移地址的方法，下面是刚刚加载进OD的文件，我们需要找到一个 msvcrt.dll 中存在的函数，这个程序在加载的时候刚好调用了一个（也可以自己编写）
  
  
• enter 进入这个函数，可以看到很多 msvcrt.dll 动态链接库里面的函数
  
  
• 想看某一个函数的内存中的地址，可以直接 enter 进入这个函数，比如 strcpy，0x775a6400 就是内存中的地址，以上就是测试 scvcrt.dll 动态链接库文件中函数地址的方法
  
  
• 之后我测试了10次
  
  
• 汇总一下，根据测试的结果可以发现，msvcrt.dll 动态链接库的基地址会变化，但是函数在动态链接库的偏移地址不会变化，基地址大小不变

	msvcrt.dll 基地址	大小
测试 1	0x76180000	0xBF000
测试 2	0x757C0000	0xBF000
测试 3	0x779F0000	0xBF000
测试 4	0x76FD0000	0xBF000
测试 5	0x754B0000	0xBF000
测试 6	0x76CF0000	0xBF000
测试 7	0x74FE0000	0xBF000
测试 8	0x75880000	0xBF000
测试 9	0x77240000	0xBF000
测试 10	0x77520000	0xBF000

	_cexit	偏移地址	singnal	偏移地址	strcpy	偏移地址
测试 1	0x761e5f30	0x65F30	0x761d6fe0	0x56FE0	0x76206400	0x86400
测试 2	0x75825f30	0x65F30	0x75816fe0	0x56FE0	0x75846400	0x86400
测试 3	0x77a55f30	0x65F30	0x77a46fe0	0x56FE0	0x77a76400	0x86400
测试 4	0x77035f30	0x65F30	0x77026fe0	0x56FE0	0x77056400	0x86400
测试 5	0x75515f30	0x65F30	0x75506fe0	0x56FE0	0x75536400	0x86400
测试 6	0x76d55f30	0x65F30	0x76d46fe0	0x56FE0	0x76d76400	0x86400
测试 7	0x75045f30	0x65F30	0x75036fe0	0x56FE0	0x75066400	0x86400
测试 8	0x758e5f30	0x65F30	0x758d6fe0	0x56FE0	0x75906400	0x86400
测试 9	0x772a5f30	0x65F30	0x77296fe0	0x56FE0	0x772c6400	0x86400
测试 10	0x77585f30	0x65F30	0x77576fe0	0x56FE0	0x775a6400	0x86400

	atexit	偏移地址	_fileno	偏移地址	_setmode	偏移地址
测试 1	0x761d6ca0	0x56CA0	0x761f3130	0x73130	0x761c9d70	0x49D70
测试 2	0x75816ca0	0x56CA0	0x75833130	0x73130	0x75809d70	0x49D70
测试 3	0x77a46ca0	0x56CA0	0x77a63130	0x73130	0x77a39d70	0x49D70
测试 4	0x77026ca0	0x56CA0	0x77043130	0x73130	0x77019d70	0x49D70
测试 5	0x75506ca0	0x56CA0	0x75523130	0x73130	0x754f9d70	0x49D70
测试 6	0x76d46ca0	0x56CA0	0x76d63130	0x73130	0x76d39d70	0x49D70
测试 7	0x75036ca0	0x56CA0	0x75053130	0x73130	0x75029d70	0x49D70
测试 8	0x758d6ca0	0x56CA0	0x758f3130	0x73130	0x758c9d70	0x49D70
测试 9	0x77296ca0	0x56CA0	0x772b3130	0x73130	0x77289d70	0x49D70
测试 10	0x77576ca0	0x56CA0	0x77593130	0x73130	0x77569d70	0x49D70

0x03 堆栈随机化

• 程序启动时，系统会随机选择堆栈的基址，从而导致内存中各种变量地址发生改变（程序每次启动前）
• 首先看一下如何开启程序的ASLR防护，这个貌似只有微软的编译器才有的功能，在VS编译器中新建一个项目（我的是 VS2017）
  
  
  
  
• 将随机基址改为是即可，那么怎么看一个可执行文件是否受到 ASLR 保护呢，可以用 PEview 这个工具看文件头中是否有 IMAGE_FILE_RELOCS_STRIPPED 这个标志，有表示没有受到 ASLR 保护，没有则表示收到了 ASLR 的保护
• 这个是没有的
• 这个是有的
  
  
• 下面测试一下受到了 ASLR 保护的程序堆栈地址到底会不会变化，OD载入，到达程序的真正入口 OEP
  
  
• 看一下此时堆栈地址
  
  
• 之后重复 10 次，对比一下，可以看出入口堆栈地址防护较好，变化很大，随机性非常强

	程序入口时的堆栈地址（有 ASLR）	程序入口时的堆栈地址（无 ASLR）
测试 1	0x00B7F76C	0x243FF24
测试 2	0x0137F750	0x243FF24
测试 3	0x00BDF7FC	0x243FF24
测试 4	0x00DAF8C0	0x243FF24
测试 5	0x0077F7B0	0x243FF24
测试 6	0x0057FC88	0x243FF24
测试 7	0x009FF834	0x243FF24
测试 8	0x012FF848	0x243FF24
测试 9	0x008FFA34	0x243FF24
测试 10	0x0075FDD0	0x243FF24

0x04 PEB\TEB随机化

• 进程环境块（PEB）和线程环境块（TEB）随机化，在程序每次启动时（这个和编译时有没有加上 ASLR 防护没有关系，好像是系统默认的，加不加都会随机）
• 利用 Windbg 查看 PEB 和 TEB 的地址（Windbg32，Windbg64）
• 选择 File -> Open Executable，选择要查看的文件
  
  
  
  
• 在最下面的命令行中输入 !peb 和 !teb 即可查询
  
  
• 测试 5 次汇总一下，变化并不是很大

	PEB地址	TEB地址
测试 1	0x00000000002FD000	0x00000000002FF000
测试 2	0x0000000000352000	0x0000000000354000
测试 3	0x000000000039A000	0x000000000039C000
测试 4	0x000000000038A000	0x000000000038C000
测试 5	0x0000000000302000	0x0000000000304000

• 对于 ASLR 的全部测试到此结束