GCC如何检测堆栈缓冲区溢出问题

Question

在gcc中有一个选项-fstack-protector-strong用于检测堆栈破坏。然而，它并不能始终检测到堆栈缓冲区溢出。对于第一个函数func，当我输入一个10个字符以上的字符串时，程序并不总是崩溃。我的问题是有没有一种方法可以检测堆栈缓冲区溢出。

void func()
{
    char array[10];
    gets(array);
}

void func2()
{
    char buffer[10];
    int n = sprintf(buffer, "%s", "abcdefghpapeas");
    printf("aaaa [%d], [%s]\n", n, buffer);
}

int main ()
{
   func();
   func2();
}

- Michael D

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为什么你给这个问题打上C++的标签，然后又写出那样的代码？ - David Heffernan

在第一时间避免这种情况不是更合乎逻辑吗？例如，使用snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%s", ...)。 - mvp

它的存在是为了检测堆栈是否被破坏，而不是为了检测缓冲区是否溢出。请使用更多字符。 - Hans Passant

你认为是否存在未记录的-fstack-protector-strong-but-i-mean-for-real-now选项或其他类似选项吗？ - n. m.

栈和缓冲区是两个完全不相关的东西。 - Adam

Answer 1

"

堆栈溢出要么难以检测，要么非常昂贵 - 选择你的毒药。

简而言之，当你有这个：

"

 char a,b;
 char *ptr=&a;
 ptr[1] = 0;

如果这样做在技术上是合法的：栈中分配了属于函数的空间。但这非常危险。

因此，解决方法可能是在a和b之间添加一个间隙，并用模式填充它。但是，有些人确实像上面那样编写代码。因此，编译器需要检测到这一点。

或者，我们可以创建一个字节位图来显示您的代码实际分配的所有字节，然后仪器化所有代码以针对此地图进行检查。非常安全，相当慢，会膨胀您的内存使用率。积极的方面是有助于此类问题的工具（如Valgrind）。

明白我想表达什么吗？

结论：在C语言中，由于语言和API通常过于松散，因此没有好的方法自动检测许多内存问题。解决方案是将代码移入辅助函数中，严格检查其参数，始终执行正确操作并具有良好的单元测试覆盖率。

如果有选择，请始终使用函数的snprintf()版本。如果旧代码使用不安全版本，请更改。

- Aaron Digulla

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编程语言并不会出错，程序员才会。 :) - vesperto

编写该语言和库的程序员很草率，这反映在产品中。 - Aaron Digulla

Answer 2

My question is where there is a way to detect stack buffer overflow...

void func()
{
    char array[10];
    gets(array);
}

void func2()
{
    char buffer[10];
    int n = sprintf(buffer, "%s", "abcdefghpapeas");
    printf("aaaa [%d], [%s]\n", n, buffer);
}

因为您正在使用GCC，所以可以使用FORTIFY_SOURCES。

FORTIFY_SOURCE使用“更安全”的高风险函数变体，例如memcpy，strcpy和gets。编译器在能够推断目标缓冲区大小时使用更安全的变体。如果复制超过目标缓冲区大小，则程序调用abort()。如果编译器无法推断目标缓冲区大小，则不使用“更安全”的变体。

为了进行测试而禁用FORTIFY_SOURCE，应使用-U_FORTIFY_SOURCE或-D_FORTIFY_SOURCE = 0编译程序。

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C标准通过ISO/IEC TR 24731-1，边界检查接口提供了“更安全”的函数。在符合规范的平台上，您可以简单地调用gets_s和sprintf_s。它们提供一致的行为（例如始终确保字符串以NULL结尾）和一致的返回值（例如成功时返回0或errno_t）。

不幸的是，gcc和glibc不符合C标准。glibc的维护者之一Ulrich Drepper称边界检查接口为"可怕低效的BSD垃圾"，并未添加。希望将来会有所改变。

- jww

Answer 3

你可以使用一个叫做Valgrind的工具。 http://valgrind.org/

- Mark Nicolle

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这是不正确的。Valgrind是一个很好的工具，但它不能检测基于堆栈的缓冲区溢出。请参见此处：https://dev59.com/I10a5IYBdhLWcg3w48FP#29842977。 - thatWiseGuy

AddressSanitizer会是更好的选择，它更加精确，例如可以检测堆栈溢出。 - yugr

Valgrind可以检测堆栈溢出，例如，“线程#1中的堆栈溢出：无法增加堆栈...”，也许您需要调试信息。 - Elliott Beach

Answer 4

首先，不要使用gets。现在几乎每个人都知道gets可能会出现的所有安全和可靠性问题。但是由于历史原因，它仍然被包含在这里，因为它是一个非常糟糕的编程示例。

让我们来看看代码中的所有问题：

// Really bad code
char line[100];
gets(line);

由于 gets 函数不做边界检查，长度超过100个字符的字符串会覆盖内存。如果你很幸运程序只会崩溃，或者它可能表现出奇怪的行为。

gets 函数是如此糟糕，以至于 GNU GCC 链接器在使用它时会发出警告。

/tmp/ccI5WJ5m.o(.text+0x24): In function `main':
: warning: the `gets' function is dangerous and should not be used.

使用assert保护数组访问

C/C++不会进行边界检查。

例如：

int data[10]

i = 20
data[20] = 100 //Memory Corruption

使用assert函数来检查以上代码

#include<assert.h>


int data[10];
i=20

assert((i >= 0) && (i < sizeof(data) / sizeof(data[0]))); // throws 

data[i] = 100

数组溢出是最常见的编程错误之一，而且极其令人沮丧难以定位。这段代码虽然不能消除它们，但它确实会使有缺陷的代码在早期崩溃，从而使问题变得更容易找到。

并使用snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%s", "abcdefghpapeas")和一些工具，如valgrind或GDB。

希望这能帮助你。

- PR_01