四、程序指針完整性檢查 Top
程序指針完整性檢查和邊界檢查有略微的不同。與防止程序指針被改變不同，程序指針完整性檢查在程序指針被引用之前檢測到它的改變。因此，即便一個攻擊者成功地改變程序的指針，由于系統(tǒng)事先檢測到了指針的改變，因此這個指針將不會被使用。與數(shù)組邊界檢查相比，這種方法不能解決所有的緩沖區(qū)溢出問題；采用其他的緩沖區(qū)溢出方法就可以避免這種檢測。但是這種方法在性能上有很大的優(yōu)勢，而且兼容性也很好。
l、手寫的堆棧監(jiān)測
Snarskii為FreeBSD開發(fā)丁一套定制的能通過監(jiān)測cpu堆棧來確定緩沖區(qū)溢出的libc。這個應(yīng)用完全用手工匯編寫的，而且只保護(hù)libc中的當(dāng)前有效紀(jì)錄函數(shù).這個應(yīng)用達(dá)到了設(shè)計要求，對于基于libc庫函數(shù)的攻擊具有很好的防衛(wèi)，但是不能防衛(wèi)其它方式的攻擊.
2、堆棧保護(hù)
堆棧保護(hù)是一種提供程序指針完整性檢查的編譯器技術(shù)．通過檢查函數(shù)活動紀(jì)錄中的返回地址來實現(xiàn)。堆棧保護(hù)作為gcc的一個小的補丁，在每個函數(shù)中，加入了函數(shù)建立和銷毀的代碼。加入的函數(shù)建立代碼實際上在堆棧中函數(shù)返回地址后面加了一些附加的字節(jié)。而在函數(shù)返回時，首先檢查這個附加的字節(jié)是否被改動過，如果發(fā)生過緩沖區(qū)溢出的攻擊，那么這種攻擊很容易在函數(shù)返回前被檢測到。但是，如果攻擊者預(yù)見到這些附加字節(jié)的存在，并且能在溢出過程中同樣地制造他們．那么它就能成功地跳過堆棧保護(hù)的檢測。通常．我們有如下兩種方案對付這種欺騙：
1.終止符號
利用在C語言中的終止符號如o(null，CR，LF，—1(Eof)等這些符號不能在常用的字符串函數(shù)中使用，因為這些函數(shù)一旦遇到這些終止符號，就結(jié)束函數(shù)過程了。
2.隨機符號
利用一個在函數(shù)調(diào)用時產(chǎn)生的一個32位的隨機數(shù)來實現(xiàn)保密，使得攻擊者不可能猜測到附加字節(jié)的內(nèi)容.而且，每次調(diào)用附加字節(jié)的內(nèi)容都在改變，也無法預(yù)測。通過檢查堆棧的完整性的堆棧保護(hù)法是從Synthetix方法演變來的。Synthetix方法通過使用準(zhǔn)不變量來確保特定變量的正確性。這些特定的變量的改變是程序?qū)崿F(xiàn)能預(yù)知的，而且只能在滿足一定的條件才能可以改變。這種變量我們稱為準(zhǔn)不變量。Synthetix開發(fā)了一些工具用來保護(hù)這些變量。攻擊者通過緩沖區(qū)溢出而產(chǎn)生的改變可以被系統(tǒng)當(dāng)做非法的動作。在某些極端的情況下，這些準(zhǔn)不變量有可能被非法改變，這時需要堆棧保護(hù)來提供更完善的保護(hù)了。實驗的數(shù)據(jù)表明，堆棧保護(hù)對于各種系統(tǒng)的緩沖區(qū)溢出攻擊都有很好的保護(hù)作用．并能保持較好的兼容性和系統(tǒng)性能。分析表明，堆棧保護(hù)能有效抵御現(xiàn)在的和將來的基于堆棧的攻擊。堆棧保護(hù)版本的Red Hat Linux 5．1已經(jīng)在各種系統(tǒng)上運行了多年，包括個人的筆記本電腦和工作組文件服務(wù)器。
3、指針保護(hù)
在堆棧保護(hù)設(shè)計的時候，沖擊堆棧構(gòu)成了緩沖區(qū)溢出攻擊的常見的一種形式。有人推測存在一種模板來構(gòu)成這些攻擊(在1996年的時候)。從此，很多簡單的漏洞被發(fā)現(xiàn)，實施和補丁后，很多攻擊者開始用更一般的方法實施緩沖區(qū)溢出攻擊。指針保護(hù)是堆錢保護(hù)針對這種情況的一個推廣。通過在所有的代碼指針之后放置附加字節(jié)來檢驗指針在被調(diào)用之前的合法性，如果檢驗失敗，會發(fā)出報警信號和退出程序的執(zhí)行，就如同在堆棧保護(hù)中的行為一樣。這種方案有兩點需要注意：
(1)附加字節(jié)的定位
附加字節(jié)的空間是在被保護(hù)的變量被分配的時候分配的，同時在被保護(hù)字節(jié)初始化過程中被初始化。這樣就帶來了問題：為了保持兼容性，我們不想改變被保護(hù)變量的大小，因此我們不能簡單地在變量的結(jié)構(gòu)定義中加入附加字。還有，對各種類型也有不同附加字節(jié)數(shù)目。
(2)查附加字節(jié)
每次程序指針被引用的時候都要檢查附加字節(jié)的完整性。這個也存在問題因為“從存取器讀”在編譯器中沒有語義，編譯器更關(guān)心指針的使用，而各種優(yōu)化算法傾向于從存儲器中讀人變量.還有隨著變量類型的不同，讀入的方法也各自不同。到目前為止，只有很少—部分使用非指針變量的攻擊能逃脫指針保護(hù)的檢測。但是，可以通過在編譯器上強制對某一變量加入附加字節(jié)來實現(xiàn)檢測，這時需要程序員自己手工加入相應(yīng)的保護(hù)了。
