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Cyber Security Academy · 课时

格式化字符串漏洞

利用 printf 格式字符串读取任意内存,并写入任意地址。

格式化字符串漏洞 是 CoddyKit 上的免费 Cyber Security Academy 课时。 这是第 3 节课,共 4 节。 你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。 这是 Cyber Security Academy 学习路径的一部分,你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 Cyber Security Academy 课程共包含 4 节课。

什么是格式字符串漏洞?

当用户输入被直接作为格式字符串参数传递给 printf() 或类似函数时,就会产生格式字符串漏洞。攻击者可以读取内存、泄露栈地址,并写入任意值。

存在漏洞的模式

存在漏洞的写法与安全写法:

// VULNERABLE - user controls the format string:
printf(user_input);
fprintf(stderr, user_input);

// SAFE - user input is a data argument:
printf("%s", user_input);

使用 %x 和 %p 读取内存

没有对应参数的格式说明符会从栈上读取值:

# Input: %p.%p.%p.%p.%p
# Output: 0x7ffd12345678.0x400580.0x0.0x1.0x7f3a...
# Each %p prints the next value off the stack - leaking addresses!

利用格式字符串泄露绕过 ASLR

栈中通常包含指向 libc、栈和二进制程序的指针。攻击者通过使用 %p 或 %lx 格式说明符泄露这些指针,就能计算基地址并击破 ASLR,即使不存在其他漏洞也可以做到。

使用 %s 读取任意内存

%s会将栈上的值视为指针,并打印该地址处的字符串。通过将目标地址放置在栈上的正确位置,再使用参数访问方式(%7$s),攻击者就能读取任意内存位置。

# Direct parameter access:
printf("%7$s")  # prints string at 7th stack parameter
# If 7th param is an address you control, reads that memory

使用 %n 写入内存

%n会将截至目前已打印的字符数写入对应参数所指向的地址。这允许攻击者向任意地址写入受控值,从而可能覆盖函数指针或返回地址。

实用写入技术

使用 %n 写入特定值:

  1. 控制栈上的一个指针,使其指向目标地址
  2. 使用 %Xc%N$n 写入 X 个字符,然后将计数值写入第 N 个参数(目标地址)

pwntools 等工具可以自动构造格式字符串漏洞利用。

查找格式字符串漏洞

测试格式字符串漏洞:

# Test inputs:
%x.%x.%x
%p.%p.%p
%s%s%s
AAAA.%p.%p.%p.%p (looking for 0x41414141 in output)

# Automated testing with fuzzer:
python3 -c "print('%p.' * 20)" | ./vuln

防御:修复代码

修复非常简单:始终将用户输入作为数据参数传入,绝不要将其作为格式字符串。

// WRONG:
printf(buffer);

// RIGHT:
printf("%s", buffer);

// Compiler warning:
// gcc -Wformat-security will flag this

其他语言中的格式字符串

许多语言中都会出现格式字符串漏洞:

  • C:printf(input)
  • Python:并非同一种情况——但使用字典输入进行 % 格式化可能暴露变量
  • Java:String.format(input) — 风险较低,不会访问内存

现实世界中的示例

格式字符串漏洞曾影响:

  • ProFTPD — 通过 FTP 命令实现远程代码执行
  • WU-FTPD — 通过格式字符串实现远程 root 漏洞利用
  • 21 世纪前的各种 Linux 守护进程

现代编译器和 FORTIFY_SOURCE 有所帮助,但无法完全消除这类漏洞。

快速检查:格式字符串

在格式字符串攻击中,哪种格式说明符可用于向任意内存地址写入数据?

课程回顾

当用户输入被直接用作 printf 格式字符串时,就会产生格式字符串漏洞。%p/%x 会泄露栈内存;%s 会读取任意地址;%n 会写入任意地址。修复只需添加一个字符:printf("%s", input)。在编译器选项中启用 -Wformat-security,即可检测这类问题。

常见问题解答

「格式化字符串漏洞」课时是免费的吗?

是的 — 「格式化字符串漏洞」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习(内置代码编辑器和全天候 AI 导师)并解锁 Cyber Security Academy 课程的其余内容,请升级到 CoddyKit PRO。 Cyber Security Academy 课程共包含 4 节课。

「格式化字符串漏洞」这节课中我会学到什么?

利用 printf 格式字符串读取任意内存,并写入任意地址。 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Cyber Security Academy,全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 Cyber Security Academy 需要有经验吗?

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 Cyber Security Academy 课程适合初学者到高级学习者,你可以从这里开始或从头开始,按照自己的节奏学习。 这是第 3 节课,共 4 节。

「格式化字符串漏洞」课时需要多长时间?

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动,所以你能稳步进步,并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 Cyber Security Academy 课中编写并运行代码吗?

能。每节 Cyber Security Academy 课都包含内置代码编辑器,你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码,并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

此课程中的所有课时

  1. 栈缓冲区溢出
  2. 面向返回的编程(ROP)
  3. 格式化字符串漏洞
  4. 堆利用:释放后使用与堆喷射
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