Windows

       Windows Server 2008，Windows 7，Windows Vista，Windows Server 2008 R2，默认情况下启用ASLR,但它仅适用于动态链接库和可执行文件。

Android

      Android 4.0提供地址空间配置随机加载（ASLR），以帮助保护系统和第三方应用程序免受由于内存管理问题的攻击，在Android 4.1中加入地址无关代码（position-independent code）的支持。

1.2 基本思想

        在传统的操作系统里，用户程序的地址空间布局是固定的，自低向高依次为代码区， BSS区，堆栈区，攻击者通过分析能轻易得出各区域的基地址，在此情况下，只要攻击者的 注入代码被执行，攻击者就能随意跳转到想到达的区域，终取得计算机的控制权，试想如 果一个程序在执行时，系统分配给此进程三个区域的基地址是随机产生的，每次该程序执行 都不一样，那么攻击者注入的代码即使被执行，也终会因为无法找到合法的返回地址而产 生错误，终进程停止，攻击者无法入侵，这就是地址空间布局随机化的基本思想。 

       在ASLR的实现中，系统将进程的 用户空间分为三个区域，可执行区，映射区和栈区，可执行区存放可执行代码，初始化数据 和未初始化数据，映射区包括堆，动态库和共享内存，栈区是用户态栈，当进程被创建时， 对于X86体系计算机，系统给每个区域一个随机的偏移量，分别为16位，16位和24位，其中 映射区偏移量称为delta-map,这样动态链接库的基地址就有65536种可能 ，当然这个数字应 该更大一些的，因为对于现代计算机而言，这实在不算一个很大的范围，但是对于32位的线 性地址来说，高四位为全局页表，如果用随机产生会影响对高位内存的映射能力，会产生大 量的内存碎片，低12位要考虑页对齐，因而只能有16位来作为偏移量，而在64位机上，则可 以有40位来产生delta-map，效率将大大提高 。

1.3 ASLR的问题

        在出现了某些漏洞，比如内存信息泄露的情况下，攻击者会得到部分内存信息，比如某些代码指针。传统的ASLR只能随机化整个segment，比如栈、堆、或者代码区。这时攻击者可以通过泄露的地址信息来推导别的信息，如另外一个函数的地址等。这样整个segment的地址都可以推导出来，进而得到更多信息，如图2所示，大大增加了攻击利用的成功率。在32位系统中，由于随机的熵值不高，攻击者也容易通过穷举法猜出地址。

改进的方法：

1. 随机化的粒度可以改进。粒度小了，熵值增加，就很难猜出ROP gadget之类的内存块在哪里。ASLP在函数级进行随机化，binary stirring在basic block级进行随机化，ILR和IPR在指令级。将指令地址进行随机化；而把指令串进行重写，来替换成同样长度，并且相同语义的指令串。
2. 随机化的方式可以改进。Oxymoron解决了库函数随机化的重复问题：原先假如每个进程的library都进行fine-grained的ASLR，会导致memory开销很大。该文用了X86的segmentation巧妙地解决了这个问题；并且由于其分段特性，JITROP之类的攻击也很难有效读取足够多的memory。Isomeron[7]利用两份differentlystructured but semantically identical的程序copy，在ret的时候来随机化executionpath，随机决定跳到哪个程序copy，有极大的概率可以让JIT-ROP攻击无效。
3. 随机化的时间（timing）可以改进。假如程序中存在能泄露内存的漏洞，那这种传统的、一次性的随机化就白费了。所以需要运行时动态ASLR。解决了fork出来的子进程内存布局和父进程一样的缺陷。其思路是在每次fork时都进行一次随机化。方法是用Pin进行taint跟踪，找到ASLR之后要修复的指针并进行修复。为了降低把数据当成指针的false positive，一个daemon进程会跑多次来提取出重合的部分。

1.2 缓冲区溢出原理

       缓冲区是程序运行时计算机内存中的一块连续的地址空间，它用于保存给定类型的数 据。在一些高级语言的函数调用中，缓冲区是在堆栈上进行分配的。堆栈是一个后进先出的 队列，它的生长方向与内存的生长方向正好相反。具体如图所示

      在正常情况下,处理器在函数调用时，将函数的参数、返回地址（即进行函数调用的那 条指令的下一条指令的地址）及基址寄存器EBP(该寄存器存储的内存地址为函数在参数和 变量压栈之前的内存地址)压入堆栈中，然后把当前的栈指针（ESP）作为新的基地址。如果 函数有局部变量，则函数会把堆栈指针ESP 减去某个值，为需要的动态局部变量腾出所需的内存空间，函数内使用的缓冲区就分配在腾出的这段内存空间上。函数返回时，弹出EBP 恢复堆栈到函数调用前的地址，弹出返回地址到EIP 以继续执行原程序。假设程序从攻击者处接收一长度超过缓冲区长度的字符串, 则会出现安全漏洞。由于堆 栈的生长方向与内存的生长方向正好相反, 如果接收的是超长字符串，EBP 和EIP 的值就 有可能被覆盖。一般情况下，会导致程序运行失败，但如果覆盖EIP 的值刚好是攻击代码的 内存地址，从而控制了程序的运行权，程序将自动跳转到攻击代码的位置，开始执行写 好的攻击代码，从而达到攻击的目的。这就是缓冲区溢出攻击的原理。 

1.2.1缓冲区溢出的防御现状 

       目前堆溢出攻击的方法分为四种主要类型。 1 编写安全的代码与代码审查在, 包括使用 安全的编程语言, 静态代码审查和动态代码审查等; 2 编译器修改在, 包括数组边界检查与 关键数据完整性检查;3 库函数修改，主要针对malloc 库溢出,修改分配和释放的内存块的布局;4  操作系统与硬件修改，通过不执行内存和随机化指令集与地址来防止堆溢出 。 

•  编写安全的代码与代码审查 :已有的防范方法中较早的一种就是针对C 中的如strcpy( ) 、sprintf( ) 等库函数不进行 边界检查来进行的。这些库函数很多以“null”为字符串的结束标志, 对输入字符串的长度不 做检查, 这样导致了缓冲区溢出的第一步的实现成为可能。这类防范方法的一个简单的思路 就是培训程序员, 让他们编写安全的代码, 避免在程序的编写中使用这样的函数, 反过来使 用如strncpy( ) 、snprintf( ) 等替换的版本。静态代码审查则是通过半自动或自动工具, 对已 有的代码进行审查, 发现代码中可能存在的缓冲区溢出漏洞, 报告给程序员修改。很多安全 编程语言自身的特性可以防止缓冲区的溢出, 如类型安全语言Java、ML 等, Kowshik 的 Control- C则通过限制在数组和指针上的操作提供边界安全, 其他还有如Trevor Jim等的 Cylone, George Necula 的CCured等。程序员应尽可能使用这些安全编程语言 。
•  编译器修改 ：无论堆溢出还是栈溢出, 根本原因是缓冲区的越界访问,通过编译器修改对每个数组进 行边界检查, 使得缓冲区根本无法溢出, 则能完全地避免该漏洞和溢出攻击。典型成果 有:Compaq C Compiler, Jones & Kelly 的Array Bounds Checkingfor C等。关键数据完整性检 查则试图保护如栈帧返回地址和指针等关键数据, 确保完整性检查在程序关键数据被引用 之前检测到它的改变。因此, 即便一个攻击者成功地改变程序的指针, 也会由于系统事先检 测到了指针的改变, 这个指针将不会被使用。与数组边界检查相比, 这种方法不能解决所有 的缓冲区溢出问题; 但是在性能上有很大的优势, 而且兼容性也很好。 
• 库函数修改 ：由于动态内存分配函数是作为库实现的, 程序对这些函数的调用是动态加载的。可以利 用库函数修改方法来保护dlmalloc等库的内存管理信息, 防止malloc 库攻击。William Robertson 等人提出在内存块( chunks) 的头部添加校验和, 在释放内存块之前进行校验和 验证的方法来确保内存块的内存管理信息没有被更改。glibc 2.3.5 引入的防止malloc 库攻击 的新安全特性就借鉴了这种方法。
• 操作系统与硬件修改： 一些硬件与操作系统修改的方法同样用来防止堆溢出等缓冲区溢出, 如设置不可执行 的缓冲区( 堆或栈) 防止攻击者执行注入的代码, 加密指令集使得攻击者在注入代码时很难 猜测指令正确的机器码表示。通过栈不可执行( 如Solar Designer 在IA32 体系上的Linux实 现) 可以有效防止一部分基于栈的缓冲区溢出攻击。Pax则是一个Linux 内核补丁, 它通过不 可执行页实现了不可执行栈和不可执行堆，不可执行缓冲区对于需要注入可执行代码这类攻 击的防范是高效的, 但对Return- into- libc 攻击则毫无办法。

二  ALSR的验证

2.1 查看当前操作系统的ASLR配置情况

说明：

• 0 = 关闭
• 1 = 半随机。共享库、栈、mmap() 以及 VDSO 将被随机化。
• 2 = 全随机。

2.2  查看动态库的命令

ldd命令用于判断某个可执行的 binary 档案含有什么动态函式库。（ldd本身不是一个程序，而仅是一个shell脚本）

参数说明：

• 　　--version 打印ldd的版本号
• 　　-v --verbose 打印所有信息，例如包括符号的版本信息
• 　　-d --data-relocs 执行符号重部署，并报告缺少的目标对象(只对ELF格式适用)
• 　　-r --function-relocs 对目标对象和函数执行重新部署，并报告缺少的目标对象和函数(只对ELF格式适用)

ALSR开启状态下执行命令：（开启状态下两此加载地址不同）

ALSR关闭状态下执行命令：（关闭状态下两次加载地址相同） 

2.3  ALSR攻击

#include <stdio.h>
#include <string.h>void copyStr(char* str){char buffer[8];strcpy(buffer, str);
}void skill() {char *show = "你的电脑中毒了！请复制一下秘钥";char arr[7] = {0x44, 'S', 'A', 'M', 'S', 'o', 'n'};printf("%s", show);printf("%s\n", arr);
}int main() {//printf("skill =%p\n", &skill)；char* input = "AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA\x44\x84\x04\x08";copyStr(input); return 0;
}

       上述代码有明显的字节溢出问题，str的字节最多拷贝8个字节很明显字节溢出。我们看到skill地址开始在0x8048444，字符数组溢出后，从文件读取的内容会在当前栈帧沿着高地址覆盖，而该栈帧的顶部存放着返回上一个函数的地址(EIP)，只要我们覆盖了该地址，就可以修改程序的执行路径。由于我们希望有效负载覆盖返回地址，4个字节来替换旧的%ebp和以及目标地址。

注：查看eip的地址可以使用gdb的调试模式：(gdb) info register esp;。

       也可以通过计算缓冲区的大小，加上RIP的地址大小，我们在这个位置上就可以执行自己的函数。