缓冲区溢出基本C程序的控制台和Win32版本-白红宇

缓冲区溢出基本C程序的控制台和Win32版本

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发布时间：2019-02-26

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缓冲区溢出是计算机安全领域中的一个经典问题，许多开发者在编写C程序时都曾遇到过类似的挑战。本文将通过实际代码示例，详细解释缓冲区溢出的基本原理，并探讨如何在Win32窗口程序中避免这一问题。

缓冲区溢出的基本原理

在C语言中，缓冲区溢出通常发生在字符串拷贝操作中。假设程序中有一个固定大小的缓冲区（如char buff[8] = {0}），而源字符串的长度超过了缓冲区的容量。例如：

char *p = "012345678912345";strcpy(buff, p);

在这种情况下，p 指向的字符串长度为15，超过了缓冲区 buff 的大小（8字节）。当 strcpy 函数尝试将整个字符串拷贝到缓冲区时，会导致缓冲区溢出，程序崩溃。

Win32窗口程序中的缓冲区溢出

在Win32程序中，缓冲区溢出的情况与上述C程序类似，但由于其窗口模型，现象可能有所不同。以下是一个经典的缓冲区溢出示例：

char buff[8] = {0};char *p = "012345678912345";lstrcpy(buff, p);

在这个代码中，lstrcpy 是Win32中用于字符串拷贝的低层函数。同样，由于目标缓冲区的大小不足以容纳源字符串，拷贝操作会导致缓冲区溢出。然而，与C程序不同的是，Win32窗口程序的崩溃可能不那么直观，实际上可能只会输出部分数据。

为什么会这样？

在Win32程序中，缓冲区溢出的表现取决于具体的环境和代码结构。使用lstrcpy时，如果目标缓冲区的大小不足以容纳源字符串，系统会自动截断并输出已拷贝的部分内容，而不会抛出错误。这种行为与传统的C程序不同，可能让开发者误以为程序没有崩溃。

如何防止缓冲区溢出

为了避免缓冲区溢出，应严格控制字符串的拷贝长度，确保目标缓冲区的大小大于等于源字符串的长度。在C程序中，可以使用strncpy函数：

char buff[8] = {0};char *p = "0123456789";strncpy(buff, p, sizeof(buff));

在Win32程序中，可以采用类似的方法，例如使用strcpy或lstrcpy，并明确指定拷贝的长度。

Win32窗口程序的实际演示

以下是一个完整的Win32窗口程序示例，用于演示缓冲区溢出的现象：

#include 
   
    #include 
    
     /* buffer over demo，by bobo，2020-01-19 */LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam){    HDC hdc;    PAINTSTRUCT ps;    char buff[8] = {0};    char *p = "012345678912345";        switch (message)    {        case WM_CREATE:            return 0;        case WM_LBUTTONDOWN:            hdc = GetDC(hwnd);            lstrcpy(buff, p);            TextOut(hdc, 100, 100, buff, 15);            return 0;        case WM_PAINT:            hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);            EndPaint(hwnd, &ps);            return 0;        case WM_DESTROY:            PostQuitMessage(0);            return 0;    }    return DefWindowProc(hwnd, message, wParam, lParam);}int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, PSTR szCmdLine, int iCmdShow){    static TCHAR szAppName[] = TEXT("buffer over demo");    HWND hwnd;    MSG msg;    WNDCLASS wndclass;        wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;    wndclass.lpfnWndProc = WndProc;    wndclass.cbClsExtra = 0;    wndclass.cbWndExtra = 0;    wndclass.hInstance = hInstance;    wndclass.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);    wndclass.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);    wndclass.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);    wndclass.lpszMenuName = szAppName;    wndclass.lpszClassName = szAppName;        if (!RegisterClass(&wndclass))    {        MessageBox(NULL, TEXT("This program requires Windows NT!"), szAppName, MB_ICONERROR);        return 0;    }        hwnd = CreateWindow(szAppName, TEXT("buffer over demo"),        WS_OVERLAPPEDWINDOW,        CW_USEDEFAULT,        CW_USEDEFAULT,        CW_USEDEFAULT,        CW_USEDEFAULT,        NULL,        NULL,        hInstance,        NULL);        ShowWindow(hwnd, iCmdShow);    UpdateWindow(hwnd);        while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))    {        TranslateMessage(&msg);        DispatchMessage(&msg);    }    return msg.wParam;}

在这个程序中，缓冲区 buff 的大小为8字节，而源字符串的长度为15字节。当用户点击窗口时，程序会尝试将整个字符串拷贝到缓冲区，导致缓冲区溢出。然而，Win32窗口程序的表现与传统C程序不同：窗口不会立即崩溃，而是可能会输出部分字符串内容。

问题的本质

缓冲区溢出的本质是利用程序中的内存空间进行攻击。攻击者可以通过覆盖返回地址、函数表指针等关键位置，改变程序的执行流程。然而，缓冲区溢出的主要目的是提供一个攻击入口，而不是直接导致程序崩溃。

在实际应用中，缓冲区溢出攻击通常需要精确的条件，例如目标地址的位置和攻击向量的长度。如果攻击者能够掌握这些条件，就可以通过缓冲区溢出手段实现远程代码执行。

总结

缓冲区溢出是计算机安全中的一个重要概念，理解其原理对于开发安全程序至关重要。在编写C程序或Win32窗口程序时，始终应注意字符串拷贝的长度，避免因缓冲区溢出导致程序崩溃或被攻击。通过合理使用安全字符串函数和定位较小的目标缓冲区，可以有效防止这一问题。

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