探索SEH栈缓冲区溢出攻击的深度安全编程的艺术与技巧
SEH栈缓冲区溢出攻击的深度：安全编程的艺术与技巧
在计算机安全领域，SEH（Structured Exception Handling）栈缓冲区溢出攻击是一种常见且危险的漏洞类型。它通过利用操作系统中的异常处理机制来执行恶意代码，给软件开发者和安全专家带来了挑战。本文将探讨SEH栈缓冲区溢出的基本原理、攻击手法、防御措施以及如何在日常编程中避免这种风险。
1. SEH 栈缓冲区溢出的基础概念
为了理解SEH栈缓冲区溢出攻击，我们首先需要了解什么是结构化异常处理。在Windows操作系统中，程序可以注册异常处理器以捕获并响应特定的错误条件，如访问违规、除零错误等。当发生这些异常时，CPU会推入一个包含返回地址和其他信息的内存块到堆栈上，这个内存块被称为“Exception Record”。每个记录都包含了一个指向下一个可能要调用的异常处理器的指针。这个链表被称为“SEH链”。
当程序遇到未预料到的情况时，它可以通过调用SetUnhandledExceptionFilter函数来设置全局未捕获异常过滤器。此过滤器将在所有未由当前线程或其它线程捕获的异常之前执行。如果程序没有正确地清理其注册表中的条目，就可能导致可控数据覆盖掉正常的返回地址，从而允许攻击者控制程序流。
2. SEH 栈缓冲区溢出的工作原理
对于那些不熟悉的情况，让我们从简化版本开始。在某些情况下，当应用程序接收用户输入并尝试解析该输入时，如果没有适当地检查输入长度，那么能够填充整个字节序列到内存区域中。这意味着如果有足够多的字节，可以覆盖掉任何前面的有效数据，而后续就能写入自己的代码。这种行为通常被称作"overflow"或者"buffer overflow"。
然而，在涉及结构化异常处理（SEH）的场景中，一旦越界写入发生，并且触发了新的例外，该例外对应于新创建的一个新的exception record，将会被压入堆栈上。由于这通常是一个不可预测的情况，所以最终结果就是一个控制流注入(CFI)问题，因为你可以用你的payload重写任何地方，你想让应用做什么的事情。
3. 攻击手法与示例
在实际环境中，对于想要进行一场成功操作的人来说，他们必须确保他们构造好的shellcode位于目标进程空间中的合适位置，以便于得到控制权。一种方法是使用Shellcode Overwrite Technique（SOT），其中包括两步：
Step1: Locate the EIP - 这一步骤主要是为了确定EIP寄存器所处位置，这样才能知道我们的shellcode应该放置在哪个位置。
Step2: Jump to Shellcode - 一旦确定了EIP寄存器所处位置，就可以构造相应数量字节用于跳转至真正Shellcode部分的地方。这一步骤经常使用NOP sled技术，即填充大量无操作字节使得EIP更容易找到正确位置跳转。
另一种方法叫做Fastcall/Stdcall overwrite technique，其中利用函数参数传递方式来绕过ASLR限制，使得shellcode更加稳定和可靠。
4. 防御措施与最佳实践
防止这一类问题的一种策略是在开发阶段实施严格的一致性检查，以确保用户提供给应用程序的大量数据不会超过预期范围。此外，还有一些工具如Address Space Layout Randomization (ASLR) 和Data Execution Prevention (DEP)，它们旨在保护系统免受此类漏洞影响。但是，无论多少防御措施，都无法完全消除所有潜在的问题，因此教育仍然非常重要，不仅仅限于软件开发人员，也包括测试人员和维护员工们一起共同努力去减少这些问题出现的情形。
5. 安全编码实践
为了提高代码质量并降低漏洞暴露率，有几项实践值得遵循：
使用现代C++标准：例如C++11及其后的版本提供了一系列强大的功能，比如智能指针自动管理内存分配，这有助于减少不必要的手动记忆管理引起的问题。
编写健壮性良好：始终考虑边界条件，并确保您的算法能够有效地抗拒各种形式潜在地存在但尚未知晓的情况。
对资源进行恰当管理：不要轻易信任来自网络或文件来源的大量数据，而应该仔细验证以避免潜藏着恶意内容。
总之，虽然许多平台已经采取了重大行动以减少基于结构化错误处理模糊性的风险，但仍需要持续关注相关研究以保持最新知识库，同时也要不断改善现有的解决方案，以抵御不断演变的威胁。
