二、格式化函数

格式化函数是一类特殊的 ANSI C 函数，接受可变数量的参数，其中的一个就是所谓的格式化字符串。当函数求解格式化字符串时，它会访问向函数提供的额外参数。它是一个转换函数，用于将原始的 C 数据类型表示为人类可读的字符串形式。它们在几乎任何 C 程序中都会使用，来输出信息、打印错误信息或处理字符串。

这一章中，我们会涵盖格式化函数使用中的典型漏洞，正确用法，它们的一些参数，以及格式化字符串漏洞的一般概念。

2.1 格式化字符串

如果攻击者能够向 ANSI C 格式化函数提供字符串，无论部分还是全部，就出现了格式化字符串漏洞。由此，格式化函数的行为会改变，并且攻击者就可能控制目标应用。

在下面的例子中，字符串user由攻击者提供 -- 他可以控制整个 ASCIIZ 字符串，例如通过使用命令行参数。

错误用法：

int func (char *user) { 
    printf (user); 
}

正确用法：

int func (char *user) { 
    printf ("%s", user); 
}

2.2 格式化函数系列

ANSI C 规范中定义了大量格式化函数。有一些基本的格式化函数，复杂的函数基于它们，它们中的一些并不是标准的一部分，但是广泛可用。

实际成员为：

• fprintf -- 打印到FILE流

• printf -- 打印到stdout流

• sprintf -- 打印到字符串

• snprintf -- 打印到字符串，带有长度检查

• vfprintf -- 从va_arg结构打印到FILE流

• vprintf -- 从va_arg结构打印到stdout流

• vsprintf -- 从va_arg结构打印到字符串

• vsnprintf -- 从va_arg结构打印到字符串，带有长度检查

近亲：

• setproctitle -- 设置argv[]

• syslog -- 输出到syslog设施

• 其它类似err*, verr*, warn*, vwarn*的函数

2.3 格式化函数的用法

为了理解这个漏洞在 C 语言代码的哪里，我们必须检验格式化函数的目的。

功能

• 用于将简单的 C 数据类型转换为字符串表示

• 允许指定表示的格式

• 处理产生的字符串（输出到stderr、stdout、syslog...）

格式化函数工作原理

• 格式化字符串控制了函数的行为

• 它指定了需要打印的参数类型

• 直接（传值）或间接（传址）保存二者

调用函数

需要知道它向栈中压入了多少参数，因为它当格式化函数返回时需要清栈。

2.4 格式化字符串具体是什么？

格式化字符串是一个 ASCIIZ 字符串，包含文本和格式化参数。

例如：

printf ("The magic number is: %d\n", 1911);

要打印的文本是The magic number is:，后面是格式化参数%d，它在输出中会被参数1911代替。所以输出是这个样子：he magic number is: 1911。

一些格式化参数：

\字符用于转义特殊字符。它会被 C 编译器在编译使其替换，将转义序列替换为二进制中的适当字符。格式化函数并不会识别这些特殊的序列。实际上，它们并不对格式化字符串做任何事情，但是有时会产生混淆，就像它们被编译器求值一样。

例如：

printf ("The magic number is: \x25d\n", 23);

上面的代码可以工作，因为\x25在编译时期替换为%，虽然0x25（37）是百分号字符的 ASCII 值。

2.5 栈和它在格式化字符串中的作用

格式化函数的行为由格式化字符串控制。函数接受栈上的一些参数，它们由格式化字符串请求。

printf ("Number %d has no address, number %d has: %08x\n", i, a, &a);

从printf来看，栈的样子是：

   栈顶
+--------+
|  ...   |
|   &a   |
|   a    |
|   i    |
|   A    |
|  ...   |
+--------+
   栈底

其中：

格式化字符串现在解析了格式化字符串A，一次读取一个字符。如果它不是%，字符会复制到输出中。否则，%后面的字符规定了要求值的参数类型。字符串%%拥有特殊函数，用于打印转义字符%本身。其它每个参数都和数据相关，位于栈上。