Linux系统安全基础：二进制代码安全性分析基础与实践

定　　价：168 元

• 作者：彭双和
• 出版时间：2023/7/1
• ISBN：9787121459702
• 出 版 社：电子工业出版社

• 中图法分类：TP316.85 
• 页码：536
• 版次：01
• 开本：16开

内容简介

本书是一本介绍二进制分析相关工具及其应用的图书，共分为五大部分，内容涵盖了ELF 二进制代码的生成、Linux 环境下分析二进制文件的相关工具、静态的二进制代码分析、动态的二进制代码分析、Intel Pin 的架构及工具的制作、污点分析技术及实现、约束求解原理与应用、符号执行技术及应用、模糊测试技术及实现、常见的系统攻击及系统对软件的常见保护措施、常见的软件漏洞的检测等。

作者介绍

彭双何，女，副教授。自2008年加入北京交通大学以来，一直从事本科教育与教学工作，多次获评本科生优秀学业导师和优秀班主任。教学上，课堂教学效果好，所在课堂"C语言程序设计”获评第一批校金课。2014年首次获评校优秀主讲教师，该荣誉一直保持到现在。2021年获评计算机学院师德师风先进个人"传道授业”奖。科研上，积极指导本科生参加各种科研活动，2018年以来发表科研论文三篇，其中SCI检索一篇；指导本科生参加大创项目获评国家级三项和北京市级五项，指导本科生参加国家级竞赛获一等奖一项、二等奖一项、三等奖一项；北京市级竞赛获三等奖四项。

目 录

第1 章概述................................ ........................................1
1.1 Linux 系统安全........................ .......................................1
1.2 代码安全.........................·..........................................1
1.3 什么是二进制代码安全性分析......................................................2
1.4 二进制代码安全性分析的重要性...................................................2
1.5 二进制代码安全性分析的主要步骤.................................................2
1.6 软件错误、漏洞以及利用...........................................................2
1.6.1 软件错误.....................................................................2
1.6.2 软件漏洞.....................................................................3
1.6.3 漏洞利用.....................................................................3
1.6.4 二进制代码利用.............................................................4
第2 章二进制代码生成...............................................................5
2.1 二进制代码的生成过程.............................................................5
2.1.1 编译预处理阶段.............................................................6
2.1.2 编译阶段.....................................................................6
2.1.3 汇编阶段.....................................................................6
2.1.4 链接阶段.....................................................................8
2.1.5 gcc 的常用选项..............................................................11
2.1.6 ld 的常用选项...............................................................17
2.1.7 gcc 的常用环境变量.........................................................21
2.1.8 二进制代码的生成举例......................................................21
2.2 ELF 文件格式.................·...........................................26
2.2.1 ELF文件的两种视图.......................................................27
2.2.2 ELF 文件的头...............................................................27
2.2.3 可执行文件的主要节........................................................29
2.2.4 位置无关代码................................................................33
2.2.5 ELF 文件的头...............................................................42
2.2.6 ELF 文件的主要段..........................................................43
2.3 程序的装载与调度执行.............................................................47
2.3.1 可执行文件的装载...........................................................47
2.3.2 可执行文件调度运行的过程................................................48
2.3.3 进程的虚拟地址空间及其访问..............................................49
第3 章二进制代码信息的收集.......................................................54
3.1 nm ...........................................................................54
3.2 ldd ..........................·........................................54
3.3 strings ..........................·.............................................55
3.4 ELF 文件分析工具LIEF ...........................................................55
3.4.1 安装..........................................................................55
3.4.2 基于LIEF 对.got.plt 表的攻击举例........................................55
3.4.3 基于LIEF 将可执行文件转变为共享库文件...............................59
3.5 ps ............................. .............................................61
3.6 strace ....................................................................61
3.7 ltrace ....................................................................62
3.8 ROPgadget..........................·..................................62
3.9 objdump...............................................................63
3.10 readelf..............................................................65
3.11 GDB ...................................................................66
3.11.1 GDB 的初始化脚本文件...................................................66
3.11.2 GDB 的常用命令..........................................................66
3.11.3 GDB 的常用命令示例.....................................................67
3.11.4 GDB 命令的运行..........................................................79
3.11.5 GDB 命令的扩充..........................................................82
3.11.6 PEDA 基本使用...........................................................92
3.12 Pwntools ...........................................................97
3.12.1 Pwntools 的安装...........................................................97
3.12.2 通过上下文设置目标平台..................................................98
3.12.3 本地进程对象的创建.......................................................98
3.12.4 远程进程对象的创建.......................................................99
3.12.5 ELF 模块...................................................................99
3.12.6 search 方法................................................................·100
3.12.7 cyclic 命令的功能.........................................................·101
3.12.8 核心文件..................................................................·102
3.12.9 数据转换..................................................................·104
3.12.10 struct 模块...............................................................·105
3.12.11 shellcraft 模块...........................................................·106
3.12.12 ROP 模块................................................................·108
3.12.13 GDB 模块................................................................·112
3.12.14 DynELF 模块............................................................·113
3.12.15 基于标准输入/输出的数据交互.........................................·116
3.12.16 基于命名管道的数据交互...............................................·118
3.12.17 脚本文件和被测目标程序的交互........................................·125
3.12.18 基于Python 脚本文件的Pwntools 应用举例..........................·125
3.13 LibcSearcher ...........................................................·127
第4 章静态二进制代码分析.........................................................·130
4.1 基于IDAPro 的静态分析..........................................................·130
4.1.1 IDC 脚本文件..............................................................·130
4.1.2 IDAPython 脚本文件......................................................·138
4.1.3 IDAPython 脚本文件示例.................................................·140
4.1.4 IDAPro 插件的编写........................................................·142
4.2 基于Radare2 的静态分析.........................................................·148
4.2.1 r2 的常用命令..............................................................·148
4.2.2 r2 常用命令示例...........................................................·150
4.2.3 r2 对JSON 格式数据的处理..............................................·156
4.2.4 基于r2pipe 的脚本文件编写..............................................·159
4.2.5 基于r2pipe 的脚本文件执行..............................................·163
第5 章二进制代码脆弱性评估......................................................·164
5.1 常见二进制代码脆弱性............................................................·164
5.1.1 栈溢出的原理...............................................................·165
5.1.2 堆溢出的原理...............................................................·165
5.2 基于系统工具对代码脆弱性的评估................................................·184
5.2.1 基于Clang Static Analyzer 的安全检测..................................·184
5.2.2 Linux 系统下堆安全的增强措施...........................................·187
5.3 基于Intel Pin 的代码脆弱性评估.................................................·192
5.3.1 插桩模式....................................................................·193
5.3.2 插桩粒度....................................................................·202
5.3.3 Intel Pintools 的编写......................................................·204
5.3.4 分析代码的过滤............................................................·215
5.3.5 Pintools 的生成............................................................·220
5.3.6 Pintools 的测试............................................................·224
5.3.7 Pintools 应用示例：缓冲区溢出的检测...................................·225
5.4 基于符号执行的代码脆弱性评估..................................................·234
5.4.1 符号执行的原理............................................................·234
5.4.2 符号执行的优、缺点.......................................................·239
5.4.3 基于Angr 的二进制代码分析.............................................·239
5.5 基于污点分析的代码脆弱性评估..................................................·281
5.5.1 污点分析原理...............................................................·282
5.5.2 污点分析的分类............................................................·283
5.5.3 污点分析相关概念..........................................................·284
5.5.4 基于Clang 静态分析仪的污点分析应用..................................·286
5.5.5 基于Pin 的动态污点分析..................................................·287
5.6 基于模糊测试的代码脆弱性评估..................................................·297
5.6.1 模糊测试的方式............................................................·298
5.6.2 内存模糊测试...............................................................·299
5.6.3 libFuzzer....................................................................·313
第6 章二进制代码漏洞利用.........................................................·320
6.1 二进制代码加固技术及其gcc 编译选项...........................................·320
6.1.1 二进制代码保护措施的查看...............................................·321
6.1.2 去掉可执行文件中的符号的方法..........................................·322
6.1.3 Linux 中的NX 机制.......................................................·322
6.1.4 Canary 栈保护.............................................................·323
6.1.5 RELRO 机制...............................................................·327
6.1.6 地址空间布局随机化.......................................................·329
6.1.7 PIE 保护机制..............................................................·333
6.1.8 绕过PIE 保护机制的方法.................................................·335
6.1.9 RPATH 和RUNPATH ....................................................·341
6.1.10 RPATH 存在的安全问题.................................................·342
6.1.11 FORTIFY 保护机制......................................................·343
6.1.12 ASCII-Armor 地址映射保护机制........................................·350
6.1.13 二进制代码保护技术比较.................................................·352
6.2 缓冲区溢出漏洞的利用............................................................·353
6.2.1 ret2shellcode ...............................................................·366
6.2.2 ret2Libc 攻击...............................................................·383
6.2.3 ret2plt ......................................................................·391
6.2.4 .got 表覆盖技术............................................................·402
6.2.5 ROP 攻击..................................................................·410
6.2.6 被测目标程序的代码被执行多次的多阶段攻击...........................·438
6.2.7 被测目标程序的代码被执行一次的多阶段攻击...........................·455
6.3 基于Angr 的缓冲区溢出漏洞自动利用...........................................·464
6.3.1 任意读......................................................................·464
6.3.2 任意写......................................................................·468
6.3.3 任意跳转....................................................................·475
附录A 数据对齐问题...........................·.................................·479
附录B 函数调用约定..............................................................·485
附录C 栈帧原理................................................................·497
附录D 32 位系统与64 位系统中程序的区别....................................·507
附录E 共享库链接的路径问题.......................................................·510
附录F 在多模块中使用ld 手动链接生成可执行文件...........................·514
附录G 在C++ 程序中调用C 函数的问题......................................·518
附录H Linux 死机的处理............................................................·522
附录I Python 文件默认的开头注释格式........................................·523