Paul C's Blog

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堆

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0x01 简介

1.各种段的作用

ELF .plt:库函数插桩所在；

ELF .got:输入符号指针

.bss：未初始化 数据；

2.mmap缺点

  • 1.分配字节数必须是4096字节的倍数，只能以内存页为单元管理内存，经过内核很慢。

3.按需分配内存，

  • dllmaloc，Doug Lea开发并发布到公共社区；

  • Linux的glibc里的ptmalloc(Posix Thred aware fork of dllmalloc),

    malloc的多线程实现

  • FreeBSD里的jemalloc(被用在Firefox,Android)

  • Windows里的Segment heap,NT heap

  • kmalloc(linux内核内存分配器)，kalloc(ios内存分配器)

有动态分配器管理的内存—>堆。

C++程序，函数scanf、printf都要使用堆。

4.ptmalloc/glibc提供的对堆的管理函数

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malloc() 分配内存
free() 释放之前申请的内存块
realloc() 分配后改变分配的尺寸
calloc()分配并把内存清零

为什么要有calloc？因为未初始化的数据可能导致data disclosure。

5.现代化的技术

ASLR(Adress Space Layout Randomlization, 地址空间布局随机化)

NX

PIE

RELRO

Stack Canary

6.Data Segment

  • ptmalloc在分配小内存时不使用mmap，用另一种内存管理方法brk() ；在大片分配时使用mmap；

  • 一开始从零开始

  • 由系统调用brk和sbrk管理，或许这两个 系统调用不再遵循POSIX标准。
    • sbrk(NULL) return 数据段的当前末尾
    • sbrk(num) 扩充当前数据段num个字节
    • brk(addr ) 扩充当前数据段一直到addr位置

写一段测试代码，捕捉malloc的场景，不要使用printf和puts，因为其内部可能会使用malloc；

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char msg[]="Start malloc()!";
int main(int argc,char** argv){
        write(1,msg,strlen(msg));
        malloc(16);
}

7.为什么堆带来了危险？

程序员：

忘记释放内存？

忘记指针所指；

忘记已经释放的内存有哪些；

堆管理器：追求性能，安全之后再考虑。

8.一些检测和防御手段

Valgrind使用测试样例找到一些通常 错误，比如忘记释放内存，资源耗尽；

glibc的严格模式： 会让程序变慢

  • export MALLOC_CHECK=1
  • export MALLOC_PERTURB=1
  • export MALLOC_MMAP_THRESHOLD=1 #所有内存分配都通过，仍旧可以绕过

0x02 Dynamic Allocator Misuse

https://www.bilibili.com/video/BV1zW4y1f7cB

任何分配器、库和函数的使用都有开销overhead，分配器开发者为了速度引入optimization和cache，只保证速度，正确的使用堆由程序员确保，由此便带来安全问题。

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