ROP图灵完备的普遍可实现性

作者：袁平海; 曾庆凯

来源：软件学报, 2017, 28(10): 2583-2598.

DOI：10.13328/j.cnki.jos.005317

• 软件漏洞利用
• 返回导向编程
• 图灵完备计算
• 条件转移逻辑

返回导向编程(return-oriented programming,简称ROP)被广泛用于软件漏洞利用攻击中,用来构造攻击代码.通过更新ROP构造技术,证实了图灵完备的纯ROP攻击代码在软件模块中是普遍可实现的.ROP构造功能代码的难点是实现条件转移逻辑.通过深入分析条件转移机器指令的执行上下文发现,对这些指令的传统认知存在一定的局限性.事实上,在已有代码中存在少量的条件转移指令,它们的两个分支的开始部分都是可复用的代码片段(称为gadgets),而且这两个gadgets会从不同的内存单元中取得下一个gadget的地址,因此,以这些条件转移指令开始的代码片段可以帮助ROP实现条件转移逻辑.把这种代码片段称为if-gadget.在Linux和Windows系统上的实验结果表明,if-gadget普遍存在,即使在代码量很小的日常可执行程序中也存在.在Binutils程序集上的实验结果表明,引入if-gadget后,构造图灵完备的ROP代码要比用传统方法容易得多.在Ubuntu这样的主流操作系统上,由于可执行程序上默认没有实施防御ROP攻击的保护机制,因此,攻击者可以在这些软件模块中构造纯ROP攻击代码来发动攻击.由此可见,ROP对系统安全的威胁比原来认为的严重得多.

• 单位
  南京大学; 计算机软件新技术国家重点实验室