在网络安全领域，格式化字符串漏洞（Format String Vulnerability）是一种常见且危险的漏洞类型，它允许攻击者以意想不到的方式读取和修改内存中的数据，甚至可能导致远程代码执行。本篇博客将深入剖析格式化字符串漏洞，从格式化输出函数的基本原理开始，逐步引导读者了解漏洞的危害、利用方法以及防御策略，通过详细的代码实例进行演示。
格式化输出函数基础
在C语言中，printf() 和 sprintf() 等函数被用于格式化输出。它们的基本语法如下：
int printf(const char *format, ...); int sprintf(char *str, const char *format, ...);
这些函数允许将变量以指定格式输出到屏幕或字符串中。例如：
int age = 25; printf("My age is %d years old.\n", age);
在这个例子中，%d 是格式化占位符，会被变量 age 的值替代。
格式化字符串漏洞原理
格式化字符串漏洞的核心在于攻击者能够控制格式化字符串，使其包含格式化占位符，例如 %x。当程序在输出过程中遇到这些占位符时，它会在栈上查找相应的参数，并将其展示出来。如果攻击者可以控制输出的格式化字符串，就可以读取和修改栈上的数据。以下是一个简化的代码示例，展示了格式化字符串漏洞的潜在危害：
void vulnerable_function(const char *input) { printf(input); } int main(int argc, char **argv) { if (argc < 2) { printf("Usage: %s <input>\n", argv[0]); return 1; } vulnerable_function(argv[1]); return 0; }
在这个例子中，vulnerable_function 函数接受用户输入的格式化字符串，并通过 printf() 函数进行输出。如果用户输入的字符串中包含格式化占位符，就可能导致程序在输出时出现意外行为。
漏洞利用泄露内存信息
格式化字符串漏洞常被用来泄露程序内存中的敏感信息，比如栈中的返回地址、局部变量等。通过输入 %x，攻击者可以读取栈上的数据。例如：
$ ./vulnerable_app %x %x %x %x
这将输出栈上的若干数据，其中包括了返回地址等敏感信息。
实现任意内存读取
通过 %s 占位符，攻击者可以读取指定内存地址的内容。例如：
$ ./vulnerable_app %s
攻击者可以通过不断调整内存地址，逐步读取整个内存空间的内容。
实现任意内存写入
攻击者可以通过 %n 占位符实现对内存的写入操作。这是因为 %n 会将之前输出的字符数量写入到指定的地址中。例如：
$ ./vulnerable_app "AAAA%n"
这会将 AAAA 的字符数量写入到某个地址中，造成远程内存写入。
防御策略使用固定格式字符串： 在输出函数中，避免使用来自用户输入的格式化字符串，而是使用固定的格式。
限制用户输入： 对用户输入的格式化字符串进行限制，防止输入的是包含危险占位符的字符串。
参数传递正确： 如果必须使用格式化字符串，确保传递给输出函数的参数和格式化占位符数量匹配。
编译器警告： 大多数编译器都支持针对格式化字符串漏洞的警告。在编译时启用 -Wformat-security 标志可以帮助及早发现问题。
结语
格式化字符串漏洞是一种威胁严重的安全问题，攻击者通过构造精心设计的格式化字符串，可以读取敏感数据甚至实现远程代码执行。为了保障程序的安全性，开发者需要充分了解这一类漏洞的工作原理，并在编码和测试过程中采取适当的防范措施。只有通过深入学习和实践，我们才能更好地应对日益复杂的安全
