CPU阿甘之緩沖區(qū)溢出
我是大家的老朋友CPU阿甘， 每天你一開機，我就忙得不亦樂乎，從內存中讀取一條條的指令，挨個執(zhí)行。
最早的時候我認為程序都是順序執(zhí)行的，后來發(fā)現(xiàn)并不是這樣，經(jīng)常會出現(xiàn)一條跳轉指令，讓我到另外一個內存地址處去下一條指令去執(zhí)行。
時間久了我就明白這是人類代碼中的if ... else ，或者for ,while等循環(huán)導致的。
這樣跳來跳去，讓我覺得有點頭暈，不過沒有辦法，這是人類做出的規(guī)定。
后來我發(fā)現(xiàn)，有些指令經(jīng)常會出現(xiàn)重復，尤其是下面這幾個：
- pushl %ebp
- movl %esp %ebp
- call xxxx
- ret
正當我疑惑的時候，內存炫耀地說：這些指令是為了函數(shù)調用，建立棧幀所所必需的啊。
“函數(shù)調用？這是什么鬼？”
“函數(shù)調用你都不知道？ 我告訴你吧，現(xiàn)在的計算機語言，甭管你是面向對象還是函數(shù)式、動態(tài)還是靜態(tài)、解釋還是編譯，只要想在我們馮諾依曼體系結構下運行，最終都得變成順序、循環(huán)、分支，以及函數(shù)調用！”
內存說著給我舉了一個例子：
這個例子非常簡單，一看就明白。
“但是棧幀是什么？”
“阿甘你知道棧是什么意思吧？”
“不就是一個先進后出的數(shù)據(jù)結構嗎？”
“對，通俗來說：一個棧幀就是這個棧中的一個元素，表示了一個函數(shù)在運行時的結構。” 內存繼續(xù)給我科普：
“你這種畫法好古怪，怎么倒過來了，棧底在上方，棧頂反而在下方！”
“這也是人類規(guī)定的，一個進程的虛擬內存中有個區(qū)域，就是棧，這個棧就是從高地址向低地址發(fā)展的啊。”
“奧，原來我執(zhí)行的代碼在一個叫做代碼區(qū)的地方存放著啊，執(zhí)行的時候會操作你的棧，對不對？”
“沒錯，我再給你看看那個棧幀的內部結構吧！”
這張圖看起來很復雜，但是和代碼一對應，還是比較清楚的。
我心中模擬了一下這個執(zhí)行過程，hello()函數(shù)正在被執(zhí)行，當要調用add函數(shù)的時候，需要準備參數(shù)，即x = 10, y=20 。
還要記錄下返回地址，即printf(....)這個指令在內存的地址。當add函數(shù)調用完成以后，就可以返回到這里執(zhí)行了。
真正開始執(zhí)行add函數(shù)的時候，也需要給它建立一個棧幀（其中要記錄下上個函數(shù)棧幀的開始地址），還有這個函數(shù)的參數(shù)，在棧幀也會分配內存空間，例如sum， buf等。
等到執(zhí)行結束，add函數(shù)的棧幀就廢棄了（相當于從棧中彈出），找到返回地址，繼續(xù)執(zhí)行printf指令。
hello函數(shù)執(zhí)行完畢，也會廢棄掉，回到上一個函數(shù)的棧幀，繼續(xù)執(zhí)行，如此持續(xù)下去....
我對內存說：“明白了，我已經(jīng)迫不及待地想執(zhí)行一下這個函數(shù)，看看效果了。”
內存說：“真的明白了？正好，操作系統(tǒng)老大已經(jīng)發(fā)出指令，讓我們運行了，開始吧！”
建立hello函數(shù)的棧幀，調用add函數(shù)，建立add棧幀，執(zhí)行add函數(shù)的代碼， 一切都很順利。
add函數(shù)中調用了scanf ，要求用戶輸入一些數(shù)據(jù)，人類是超級慢的，我耐心等待。
用戶輸入了8個字符A，我把他們都放到了buf所在的內存中：
但是人類還在輸入，接下里是一些很奇怪的數(shù)據(jù)，其長度遠遠超過了char buf[8]中的8個字節(jié)。
可是我還得把數(shù)據(jù)給放到內存中啊，于是函數(shù)棧幀就變成了這個樣子。
（注：用戶輸入的數(shù)據(jù)是從低地址向高地址存放的。）
我覺得特別古怪的是，這個返回地址也被沖掉了，被改寫了。
這個用戶到底要干啥？
add函數(shù)執(zhí)行完畢，要返回到hello函數(shù)了， 我明明知道返回地址已經(jīng)被改掉， 可是我沒有選擇，還得把那個新的（用戶輸入的）返回地址給取出來， 老老實實地去那個地址取出下一條指令去執(zhí)行。
完了，這根本就不是原來的prinf函數(shù)，而是一段惡意代碼的入口！
分割線
與此同時....
黑客三兄弟中的老三大叫： 大哥二哥，我的這次緩沖區(qū)溢出攻擊實驗成功了！
“不錯啊，你是怎么搞的？” 老大問道。
“正如二哥說的，那個scanf函數(shù)沒有邊界檢查，我成功地把代碼注入到了棧幀中，并且修改了返回地址！于是程序就跳到我指定的地方執(zhí)行了。”
【本文為51CTO專欄作者“劉欣”的原創(chuàng)稿件，轉載請通過作者微信公眾號coderising獲取授權】
