【51CTO.com快譯】地址空間布局隨機化(ASLR)是操作系統的一種保護內存的進程，旨在防范緩沖區溢出攻擊。它有助于確保與系統上運行中的進程關聯的內存地址不可預測，因此讓攻擊者更難利用與這些進程有關的缺陷或漏洞。

ASLR目前用于Linux、Windows和MacOS三大系統。2005年它首次實現在Linux上。2007年，這項技術部署在微軟Windows和MacOS上。雖然ASLR在這每一款操作系統上提供了一樣的功能，但它實現在每個操作系統上的方式都不一樣。

ASLR的效果取決于攻擊者仍然未知的全部地址空間布局。此外，只有編譯成位置獨立的可執行程序(PIE)的可執行文件才能從ASLR技術得到最大程度的保護，因為代碼的所有部分都將在隨機位置裝入。無論絕對地址如何，PIE機器碼都會正確執行。

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ASLR的局限性

盡管ASLR讓人更難利用系統漏洞，但其在保護系統方面的作用有限。了解ASLR的局限性很重要：

• 不解決漏洞，而是加大利用漏洞的難度
• 不跟蹤或報告漏洞
• 不為不支持ASLR而開發的二進制代碼提供任何保護
• 無法避免規避機制

ASLR的工作原理

ASLR加大了系統的控制流完整性，為此使內存布局中使用的偏移隨機化，從而讓攻擊者更難執行成功的緩沖區溢出攻擊。

ASLR在64位系統上的效果要好得多，因為這類系統提供了大得多的熵(隨機化潛力)。

ASLR是否可以用在你的Linux系統上?

下列兩個命令中的任何一個都可以告訴你ASLR在你的系統上是否已啟用。

$ cat /proc/sys/kernel/randomize_va_space 
2 
$ sysctl -a --pattern randomize 
kernel.randomize_va_space = 2 

上述命令中所示的值(2)表明，ASLR在完全隨機化模式下工作。顯示的值將是下列中的一個：

0 = 被禁用 
1 = 保守隨機化 
2 = 完全隨機化 

如果你禁用ASLR并運行下列命令，會注意到下面ldd輸出中顯示的地址在隨后的ldd命令中都一樣。ldd命令的工作原理是，裝入共享的對象，并顯示它們最后出現在內存中的哪個位置。

$ sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0    <== disable 
[sudo] password for shs: 
kernel.randomize_va_space = 0 
$ ldd /bin/bash 
        linux-vdso.so.1 (0x00007ffff7fd1000) <== same addresses 
        libtinfo.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libtinfo.so.6 (0x00007ffff7c69000) 
        libdl.so.2 => /lib/x86_64-linux-gnu/libdl.so.2 (0x00007ffff7c63000) 
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007ffff7a79000) 
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007ffff7fd3000) 
$ ldd /bin/bash 
        linux-vdso.so.1 (0x00007ffff7fd1000) <== same addresses 
        libtinfo.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libtinfo.so.6 (0x00007ffff7c69000) 
        libdl.so.2 => /lib/x86_64-linux-gnu/libdl.so.2 (0x00007ffff7c63000) 
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007ffff7a79000) 
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007ffff7fd3000) 

如果該值設回成2以啟用ASLR，你會發現每當你運行該命令，地址都會變化。

$ sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=2    <== enable 
[sudo] password for shs: 
kernel.randomize_va_space = 2 
$ ldd /bin/bash 
        linux-vdso.so.1 (0x00007fff47d0e000) <== first set of addresses 
        libtinfo.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libtinfo.so.6 (0x00007f1cb7ce0000) 
        libdl.so.2 => /lib/x86_64-linux-gnu/libdl.so.2 (0x00007f1cb7cda000) 
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f1cb7af0000) 
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f1cb8045000) 
$ ldd /bin/bash 
        linux-vdso.so.1 (0x00007ffe1cbd7000) <== second set of addresses 
        libtinfo.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libtinfo.so.6 (0x00007fed59742000) 
        libdl.so.2 => /lib/x86_64-linux-gnu/libdl.so.2 (0x00007fed5973c000) 
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fed59552000) 
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fed59aa7000) 

試圖繞過ASLR

盡管ASLR有諸多優點，但試圖繞過ASLR并不罕見，似乎屬于這幾類：

• 使用地址泄露
• 訪問與特定地址有關的數據
• 利用實現方面的薄弱環節，熵很低或ASLR實現存在缺陷時，讓攻擊者得以猜出地址。
• 使用硬件操作的側通道

結束語

ASLR大有價值，尤其是在64位系統上運行、正確實現時。雖然無法避免規避機制，但它確實大大增加了利用系統漏洞的難度。這份參考資料(https://cybersecurity.upv.es/attacks/offset2lib/offset2lib-paper.pdf)更詳細地介紹了64位Linux上是完全ASLR的效果，而這篇論文(http://www.cs.ucr.edu/~nael/pubs/micro16.pdf)介紹了使用分支預測繞過ASLR的一種規避方法。

原文標題：How ASLR protects Linux systems from buffer overflow attacks，作者：Sandra Henry-Stocker

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