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Linux 是目前世界上更流行的開源操作系統(tǒng)之一，它在服務(wù)器、工作站以及嵌入式設(shè)備上都有廣泛的應(yīng)用。然而，隨著 Linux 的使用越來越廣泛，它的安全問題也逐漸暴露出來。其中一個(gè)比較嚴(yán)重的問題就是線程棧溢出，如果不及時(shí)處理，可能會(huì)給系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的后果。本文將介紹 Linux 線程棧溢出的原理和危害，并提供一些解決方案，幫助讀者避免線程棧溢出的風(fēng)險(xiǎn)。
一、Linux 線程棧溢出的原理和危害
在 Linux 中，每個(gè)線程都有一個(gè)私有的棧，用來儲(chǔ)存函數(shù)調(diào)用時(shí)的局部變量、返回地址和函數(shù)參數(shù)等信息。當(dāng)一個(gè)函數(shù)被調(diào)用時(shí)，它的參數(shù)和局部變量都被壓入棧中，當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完畢時(shí)，這些變量被自動(dòng)彈出棧。如果函數(shù)的參數(shù)和局部變量過多，或者遞歸深度過大，就容易導(dǎo)致?？臻g不足，從而發(fā)生棧溢出。雖然 Linux 內(nèi)核可以對(duì)?？臻g做出限制，但棧溢出的風(fēng)險(xiǎn)依然存在。
當(dāng)棧溢出發(fā)生時(shí)，攻擊者可以將惡意代碼輸入到棧中，并覆蓋掉原來的返回地址，從而控制程序的執(zhí)行流程，甚至執(zhí)行任意代碼。這種攻擊叫做棧溢出攻擊。棧溢出攻擊是非常危險(xiǎn)的，因?yàn)楣粽呖梢岳盟鼇慝@取系統(tǒng)的敏感信息、執(zhí)行任意代碼、控制系統(tǒng)等。如果攻擊者成功地利用棧溢出攻擊入侵了系統(tǒng)，就可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，包括程序崩潰、數(shù)據(jù)丟失、機(jī)密泄露等。
二、避免 Linux 線程棧溢出的方法
為了避免棧溢出攻擊，你可以采用下列方法：
1.限制?？臻g大小
為了避免棧溢出，Linux 內(nèi)核可以對(duì)?？臻g做出限制，從而確保程序不會(huì)占用過多的棧空間。可以通過 ulimit 命令來設(shè)置堆棧大小的限制，例如：
$ ulimit -s 8192
這個(gè)命令將限制進(jìn)程的棧大小為 8192 KB。請(qǐng)注意，這種方法只適用于那些已知棧大小的程序。對(duì)于那些不確定棧大小的程序，還需要采用其他方法。
2.使用靜態(tài)分配的數(shù)組
為了避免棧溢出，可以使用靜態(tài)分配的數(shù)組代替動(dòng)態(tài)分配的數(shù)組。這是因?yàn)殪o態(tài)分配的數(shù)組在編譯時(shí)就已經(jīng)分配好了內(nèi)存空間，不會(huì)造成棧溢出。而動(dòng)態(tài)分配的數(shù)組則是在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行分配的，由于它們的空間是在棧上分配的，因此容易導(dǎo)致棧溢出。例如，下面的代碼就容易發(fā)生棧溢出：
int func() {
int buf[1024];
return 0;
}
而下面的代碼就不會(huì)發(fā)生棧溢出：
int buf[1024];
int func() {
return 0;
}
3.使用緩沖區(qū)溢出檢查器
為了避免緩沖區(qū)溢出，可以使用緩沖區(qū)溢出檢查器（Buffer Overflow Check，簡(jiǎn)稱 BOC）來實(shí)現(xiàn)。BOC 可以在運(yùn)行時(shí)檢測(cè)程序是否發(fā)生緩沖區(qū)溢出，并在發(fā)生溢出時(shí)立即終止程序的執(zhí)行。BOC 有很多種實(shí)現(xiàn)方式，比如 StackGuard、ProPolice 等。這些實(shí)現(xiàn)方式都可以有效地防止緩沖區(qū)溢出攻擊。
4.使用堆棧隨機(jī)化
為了增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，可以使用堆棧隨機(jī)化（Stack Randomization）技術(shù)。堆棧隨機(jī)化技術(shù)會(huì)在每次程序運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地分配?？臻g，從而打亂攻擊者的攻擊計(jì)劃，使得攻擊者無法輕易地利用棧溢出漏洞。堆棧隨機(jī)化技術(shù)是一種非常有效的防御方式，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代操作系統(tǒng)中。
結(jié)論
在 Linux 系統(tǒng)中，棧溢出攻擊是一種常見的安全問題，容易導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰、數(shù)據(jù)丟失、機(jī)密泄露等問題。要避免棧溢出攻擊，你可以采用多種方法，比如限制?？臻g大小、使用靜態(tài)分配的數(shù)組、使用緩沖區(qū)溢出檢查器以及使用堆棧隨機(jī)化等。這些方法可以幫助你保障系統(tǒng)的安全性，避免棧溢出攻擊的危害。
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總結(jié)：線程棧的空間悔正指開辟在所屬進(jìn)程的堆區(qū)，線程與其所屬的進(jìn)程共享進(jìn)程的用戶空間，所以線程棧之間可以互訪。線程棧的起始地址和大小存放在pthread_attr_t 中，棧的大小并不是用來判斷棧是否越界，而是用來初始化避免棧溢出的緩沖區(qū)的大?。ɑ蛘哒f安全間隙清猜的大小）
進(jìn)程內(nèi)核棧、用戶棧
1.進(jìn)程的堆棧
內(nèi)核在創(chuàng)建進(jìn)程的時(shí)候，在創(chuàng)建task_struct的同事，會(huì)為進(jìn)程創(chuàng)建相應(yīng)的堆棧。每個(gè)進(jìn)程會(huì)有兩個(gè)棧，一個(gè)用戶棧，存在于用戶空間，一個(gè)內(nèi)核棧，存 在于內(nèi)核空間。當(dāng)進(jìn)程在用戶空間運(yùn)行碧配時(shí)，cpu堆棧指針寄存器里面的內(nèi)容是用戶堆棧地址，使用用戶棧；當(dāng)進(jìn)程在內(nèi)核空間時(shí)，cpu堆棧指針寄存器里面的內(nèi) 容是內(nèi)核?？臻g地址，使用內(nèi)核棧。
2.進(jìn)程用戶棧和內(nèi)核棧的切換
當(dāng)進(jìn)程因?yàn)橹袛嗷蛘呦到y(tǒng)調(diào)用而陷入內(nèi)核態(tài)之行時(shí)，進(jìn)程所使用的堆棧也要從用戶棧轉(zhuǎn)到內(nèi)核棧。
進(jìn)程陷入內(nèi)核態(tài)后，先把用戶態(tài)堆棧的地址保存在內(nèi)核棧之中，然后設(shè)置堆棧指針寄存器的內(nèi)容為內(nèi)核棧的地址，這樣就完成了用戶棧向內(nèi)核棧的轉(zhuǎn)換；當(dāng)進(jìn)程從內(nèi) 核態(tài)恢復(fù)到用戶態(tài)之行時(shí)，在內(nèi)核態(tài)之行的最后將保存在內(nèi)核棧里面的用戶棧的地址恢復(fù)到堆棧指針寄存器即可。這樣就實(shí)現(xiàn)了內(nèi)核棧和用戶棧的互轉(zhuǎn)。
那么，我們知道從內(nèi)核轉(zhuǎn)到用戶態(tài)時(shí)用戶棧的地址是在陷入內(nèi)核的時(shí)候保存在內(nèi)核棧里面的，但是在陷入內(nèi)核的時(shí)候，我們是如何知道內(nèi)核棧的地址的呢？
關(guān)鍵在進(jìn)程從用戶態(tài)轉(zhuǎn)到內(nèi)核態(tài)的時(shí)候，進(jìn)程的內(nèi)核?？偸强盏?。這是因?yàn)椋?dāng)進(jìn)程在用戶態(tài)運(yùn)行時(shí)，使用的是用戶棧，當(dāng)進(jìn)程陷入到內(nèi)核態(tài)時(shí)，內(nèi) 核棧保存進(jìn)程在內(nèi)核態(tài)運(yùn)行的相關(guān)信心，但是一旦進(jìn)程返回到用戶態(tài)后，內(nèi)核棧中保存的信息無效，會(huì)全部恢復(fù)，因此每次進(jìn)程從用戶態(tài)陷入內(nèi)核的時(shí)候得到的內(nèi)核 棧都是空的（為什么？）。所以在進(jìn)程陷入內(nèi)核的時(shí)候，直接把內(nèi)核棧的棧頂?shù)刂方o堆棧指針寄存器就可以了。
3.內(nèi)核棧的實(shí)現(xiàn)
內(nèi)核棧在kernel-2.4和kernel-2.6里面的實(shí)現(xiàn)方式是不一樣的。
在kernel-2.4內(nèi)核里面，內(nèi)核棧的實(shí)現(xiàn)是：
Union task_union {
Struct task_struct task;
Unsigned long stack;
};
其中，INIT_STACK_SIZE的大小只能是8K。
內(nèi)核為每個(gè)進(jìn)程分配task_struct結(jié)構(gòu)體的時(shí)候，實(shí)際上分配兩個(gè)連續(xù)的物理頁面，底部用作task_struct結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)上面的用作堆棧。使用current()宏能夠訪問當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程描述符。
注意：這個(gè)時(shí)候task_struct結(jié)構(gòu)是在內(nèi)核棧里面的，內(nèi)核棧的實(shí)際能用大小大概有7K。
內(nèi)核棧在kernel-2.6里面的實(shí)現(xiàn)是（kernel-2.6.32）：
Union thread_union {
Struct thread_info thread_info；
Unsigned long stack;
};
其中THREAD_SIZE的大小可以是4K，也可以是8K，thread_info占52bytes。
當(dāng)內(nèi)核棧為8K時(shí)，Thread_info在這塊內(nèi)存的起始地址，內(nèi)核棧從堆棧末端向下增長。所以此時(shí)，kernel-2.6中的current宏是需要 更改的。要通過thread_info結(jié)構(gòu)體中的task_struct域來獲得于thread_info相關(guān)聯(lián)的task。更詳細(xì)的參考相應(yīng)的 current宏的實(shí)現(xiàn)。
struct thread_info {
struct task_struct *task；
struct exec_domain *exec_domain；
__u32 flags；
__u32 status;
__u32 cpu;
… ..
};
關(guān)于linux 線程棧 溢出的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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