网络安全一直都是一个备受关注的话题，在现代的网络环境中，安全漏洞层出不穷，其中最为臭名昭著的就是缓冲区溢出漏洞。所谓缓冲区溢出漏洞，就是程序在进行输入输出操作时，在指令中未对输入内容做足够的限制，造成输入内容超过预设长度范围，导致覆盖原本程序指令或变量的数值，从而产生恶意行为，比如破坏性的攻击或数据入侵等。这一问题在网络安全领域中属于最为基本与普遍的问题，了解并掌握其攻击方法和防御手段十分重要。本文将从零开始向读者介绍如何进行缓冲区溢出漏洞攻击，为读者提供一份完整的教程。

首先了解下什么是堆栈，堆和缓冲区。在程序的执行流程中，内存（RAM）都使用堆和栈来存储数据，其中栈是程序运行过程中保存函数返回地址、函数参数、局部变量等信息的地方，而堆则是用来存储大块内存的空间。而缓冲区则属于栈，其作用是在程序中保存输入数据、指令等内容。因此，由于缓冲区的不断变化，它就成为了攻击者实施攻击的重要目标。在学习缓冲区溢出攻击之前，先学习下几个基础概念。

1. Shellcode

Shellcode指的是一份恶意代码，尤其是为了利用越界访问漏洞而开发的代码。它通常以十六进制文件的形式出现，并在系统资源和随机内存地址中运行。攻击者通过shellcode可以操纵目前程序当前的系统进程。shellcode除用来攻击外攻击者也可以利用它来了解操作系统内部结构和机制，为下一次攻击做出前期的情报收集。

2. NOPs

NOPs是No Operation的简写，也就是不做任何操作的指令。在攻击过程中，攻击者通过让返回地址指向NOPs指令的地址，以便能够有更多的空间放置Shellcode的指令。例如，一个shellcode为200字节，如果要执行它，则需要有200字节的空间，当返回地址为指向NOPs时，仅需要200字节+NOPs指令的空间。并且，因为NOPs是空操作，所以不会对程序造成任何破坏或损害。

3. 溢出地方

在缓冲区溢出漏洞中，攻击者所要利用的就是缓冲区溢出的地方，也就是被攻击者定义的栈所在位置。通常，攻击者是利用栈中的溢出数据来覆盖引用到特定内存区域的指针。通过覆盖这些指针，攻击者可以控制程序的执行流程，进一步执行恶意代码。

知道了这些基础概念，现在我们可以进入缓冲区溢出攻击的具体实现细节。

我们以一个程序为例（这里只是一个演示的代码，虽然靶机是最易于cache到的脆弱服务之一，但尽管如此仍需要遵循道德规范并于合适环境下做演示）：

```c

#include

void vuln(char *str)

{

char buffer[16];

strcpy(buffer, str);

printf("Input: %s\n", buffer);

}

int main(int argc, char **argv)

{

vuln(argv[1]);

return 0;

}

```

上述代码中定义了一个vuln函数，其中通过strcpy函数将输入字符串复制到一个16字节的buffer中。在输入数据超过16字节时，就会发生缓冲区溢出漏洞。

为了验证漏洞的发生情况，我们可以通过以下命令进行编译：

```

$ gcc -g -o overflow overflow.c

```

该命令将C代码编译成可执行代码，同时增加了调试信息。这里选择了可选参数-g，它将生成的可执行文件链接到符号表中，使得在调试程序出现问题时，可以更加方便的进行定位。

现在让我们用一个短字符串来验证一下这个程序：

```

$ ./overflow "short string"

```

我们可以看到该程序正确输出了字符串。但是如果我们使用一个比16字节更长的字符串时，程序就会发生错误：

```

$ ./overflow $(perl -e 'print "A"x20')

Input: AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

Segmentation fault (core dumped)

```

由于代码中的缓冲区被超出了容量，导致程序崩溃。但在实际攻击时，这个缓冲区超出容量的地方不仅会崩溃，而且会导致随后的恶意代码被执行。

现在我们知道了如何在程序中引入漏洞以及如何产生泄漏，那么接下来就是利用这些泄漏控制程序的流程，然后执行恶意代码的过程了。下面步骤将告诉你如何利用代码中的漏洞攻击程序：

1. 通过调试器找到函数vuln的地址，该地址通常在可执行文件的符号表中会被显示出来。

2. 找到编译的地址，设置断点在vuln函数调用的返回地址上。

3. 运行程序，通过输入数据尝试导致程序发生崩溃，以进行内存泄露的检测。

4. 通过检测导致程序崩溃的地址，分析覆盖的地址，揭示漏洞并获得用于控制程序流程的值。

5. 设置shellcode并调整NOPs，以控制程序的流程，并通过缓冲区溢出漏洞执行shellcode。

上述步骤中，我们利用了调试器来了解程序的内存结构，通过分析出现的泄漏，来尝试发现程序中存在的漏洞并进行攻击。整个攻击过程分详细分多个步骤进行，因此它不仅可以用来执行恶意代码，还可以用于进一步提炼漏洞和加强程序的安全性。

好了，现在你知道了如何进行从零开始的缓冲区溢出攻击了，但是要注意，在进行缓冲区溢出攻击时，因为涉及到系统隐秘信息的访问，是十分危险且违法的，因此，在进行此类操作之前，一定要掌握一定的道德准则和支持技巧，确保不会以不正当的方式伤害到他人。

总结一下，本文从基础概念入手，为读者讲解了缓冲区溢出攻击的基本实现。攻击者通过覆盖指针和操纵引用来控制程序流程，然后在介绍了一些要点和技巧之后，我们还深度时介绍了攻击的具体实现方案，对于对网络安全感兴趣的读者而言，这是一份非常有价值的学习资料，阅读完毕后你也许会对网络安全保护有一个更加深入的了解。