一种不完全依赖栈的ROP攻击技术的研究

发布时间：2017-12-10 13:35

  本文关键词：一种不完全依赖栈的ROP攻击技术的研究

  更多相关文章： 程序安全 ROP 栈依赖 堆

【摘要】：缓冲区溢出和格式化字符串等漏洞的出现催生了较早一代的注入式代码攻击。由于注入式代码攻击的普遍性和严重性,越来越多针对此攻击技术的防御技术被提出。例如W"昘限定了某段内存区域不可能同时具有写和执行的权限。在这些防御技术日渐成熟之时,一种全新的代码复用攻击出现了。在这种类型的攻击里,攻击者并不需要执行注入的代码,而是通过执行被攻击程序的代码段里已有的代码来达到攻击的目的。比如Return-into libc复用了libc库中的函数。在2007年Shacham提出了一种比Return-into libc更细粒度而且更具有普适性的的代码复用攻击模式——Return-oriented Programming (ROP)。该方法在libc和其他的GNU库中寻找一系列以ret结尾的指令系列(gadgets),利用缓冲区溢出或者格式化字符串等漏洞将gadgets地址按一定的顺序填入栈中,从而触发gadgets按指定顺序执行来完成恶意的计算。针对ROP攻击需要在栈中存入gadgets系列的地址和一些会被gadgets使用的数据这一性质,出现了很多基于栈保护的ROP防御技术。Canary通过在函数调用栈的返回地址之前存放一个数据用于验证函数返回地址是否被修改。DROP发现ROP攻击发生时在栈中会有大量的pop %eip操作,从而利用这个特征来检测ROP。这些防御技术的出现使得ROP攻击变得更加困难。本文阐述了ROP攻击的发展历程,分析了基于栈的ROP防御方法的研究现状以及目前存在的缺陷,提出了一种不完全依赖栈的ROP攻击技术。相比于将gadgets地址和运算数据存入栈中的传统方法,我们利用了程序运行时的堆空间。Alexander Sotirov在heap feng shui中提出了比heap spraying更可靠的堆构造技术。但他只通过这个堆构造技术实现了注入式代码攻击,并没有发现这个技术可用于代码复用攻击。本文在Heap fengshui的基础上提出了一种将gadgets地址、运算数据存放于堆中,通过一些类似于KeyFrame整形溢出的漏洞方式劫持程序流来运行gadgets从而完成恶意计算的攻击技术。传统ROP攻击可以自由地使用栈作为gadgets运行时环境,但我们的攻击方式限定了我们只能使用一些间隙段作为不同gadgets执行之间的数据交换区。另外,由于串联不同gadgets运行的逻辑存在于原有的被攻击程序中,我们寻找gadgets时需要考虑与原有逻辑的寄存器冲突。本文给出了在Ubuntu14.10、g++ 2.19平台下的一个攻击案例,对本技术进行了测试和评估。最后,本文总结了当前的防御技术对ROP攻击带来的影响以及本文不完全依赖栈的ROP攻击技术在一些方面存在的不足,并指出未来的研究方向。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.08

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本文编号：1274650