地址空間佈局隨機化技術概述
地址空間佈局隨機化（ASLR）是一種電腦安全技術，旨在防止記憶體損壞漏洞的利用。它通過隨機排列程序中關鍵數據區域的地址位置，如可執行文件的基址、堆疊、堆和庫的位置，來防止攻擊者可靠地將代碼執行重定向到特定的內存函數。當這種技術應用於內核時，稱為內核地址空間佈局隨機化（KASLR）。
歷史背景
ASLR 的概念最早由 Linux 的 PaX 項目於 2001 年提出，並在同年實現為 Linux 核心的補丁。2003 年 OpenBSD 第 3.4 版成為首個默認支持 ASLR 的主流操作系統，隨後 Linux 於 2005 年跟進。
優勢分析
地址空間隨機化通過增加攻擊者預測目標地址的難度，從而阻止某些類型的安全攻擊。例如，試圖執行返回至 libc 攻擊的攻擊者必須首先定位要執行的代碼，而試圖在堆疊上注入 shellcode 的攻擊者則需要先找到堆疊。系統通過使這些記憶體地址對攻擊者來說不可預測，從而增加攻擊難度。
效果與挑戰
ASLR 的有效性基於攻擊者猜測隨機放置區域位置的低概率。安全性可以通過增加搜索空間來提高。因此，當隨機偏移中存在更多熵時，地址空間隨機化更有效。熵的增加可以通過擴大虛擬記憶體區域空間或縮短隨機化發生的周期來實現。為了擊敗隨機化，攻擊者必須成功猜測所有希望攻擊的區域的位置。
在攻擊數據區域如堆疊和堆時，可以使用 NOP 滑動或重複數據副本以攻擊多個狀態。如果區域隨機化到其中少數幾個值之一，攻擊就可能成功。而對於庫基址和主要可執行文件這樣的代碼區域，則需要精確發現其位置。
結論
ASLR 作為一種有效的安全技術，通過增加攻擊者預測和利用內存漏洞的難度，顯著提高了系統的安全性。隨著技術的進步，ASLR 的實施與優化將繼續增強其在現代系統中的重要性。