update heap

README.md

@@ -13,6 +13,7 @@
     - [1.5.5 静态链接](doc/1.5.5_static_link.md)
     - [1.5.6 动态链接](doc/1.5.6_dynamic_link.md)
     - [1.5.7 内存管理](doc/1.5.7_memory.md)
+    - [1.5.8 glibc malloc](doc/glibc_malloc.md)
   - [1.6 密码学基础](doc/1.6_crypto_basic.md)
   - [1.7 Android 安全基础](doc/1.7_android_basic.md)
 
@@ -39,6 +40,7 @@
 - [四、技巧篇](doc/4_tips.md)
   - [4.1 AWD模式](doc/4.1_AWD.md)
   - [4.2 Linux 命令行技巧](doc/4.2_Linux_terminal_tips.md)
+  - [4.3 GCC 安全编译参数](doc/4.3_gcc.md)
 
 - [五、高级篇](doc/5_advanced.md)
   - [5.1 Fuzz 测试](doc/5.1_fuzz.md)

SUMMARY.md

@@ -14,6 +14,7 @@
         * [1.5.5 静态链接](doc/1.5.5_static_link.md)
         * [1.5.6 动态链接](doc/1.5.6_dynamic_link.md)
         * [1.5.7 内存管理](doc/1.5.7_memory.md)
+        * [1.5.8 glibc malloc](doc/glibc_malloc.md)
     * [1.6 密码学基础](doc/1.6_crypto_basic.md)
     * [1.7 Android 安全基础](doc/1.7_android_basic.md)
 * [二、工具篇](doc/2_tools.md)
@@ -37,6 +38,7 @@
 * [四、技巧篇](doc/4_tips.md)
     * [4.1 AWD模式](doc/4.1_AWD.md)
     * [4.2 Linux 命令行技巧](doc/4.2_Linux_terminal_tips.md)
+    * [4.3 GCC 安全编译参数](doc/4.3_gcc.md)
 * [五、高级篇](doc/5_advanced.md)
     * [5.1 Fuzz 测试](doc/5.1_fuzz.md)
     * [5.2 Pin 动态二进制插桩](doc/5.2_pin.md)
@@ -46,5 +48,5 @@
     * [6.1 更多 Linux 工具](doc/6.1_Linuxtools.md)
     * [6.2 更多 Windows 工具](doc/6.2_wintools.md)
     * [6.3 博客、文章和书籍](doc/6.3_books&blogs.md)
-    * [6.4 习题 write*up](doc/6.4_writeup.md)
+    * [6.4 习题 write-up](doc/6.4_writeup.md)
     * [6.5 Linux x86-64 系统调用表](doc/6.5_syscall.md)

doc/1.5.7_memory.md

@@ -99,20 +99,20 @@ Dump of assembler code for function main:
    0x0000058e <+43>:	push   DWORD PTR [ebp-0xc]              ;将 b 压入栈中
    0x00000591 <+46>:	push   DWORD PTR [ebp-0x10]             ;将 a 压入栈中
    0x00000594 <+49>:	call   0x53d <add>                      ;调用 add() 函数，返回值保存在 eax 中
-   0x00000599 <+54>:	add    esp,0x8
+   0x00000599 <+54>:	add    esp,0x8                          ;清理 add() 的参数
-   0x0000059c <+57>:	sub    esp,0x8
+   0x0000059c <+57>:	sub    esp,0x8                          ;调整 esp 使 16 位对齐
    0x0000059f <+60>:	push   eax                              ;eax 入栈
    0x000005a0 <+61>:	lea    eax,[ebx-0x19b0]                 ;ebx-0x19b0 的地址保存到 eax，该地址处保存字符串 "%d\n"
    0x000005a6 <+67>:	push   eax                              ;eax 入栈
    0x000005a7 <+68>:	call   0x3d0 <printf@plt>               ;调用 printf() 函数
-   0x000005ac <+73>:	add    esp,0x10                         ;调整栈顶指针 esp，删除 add() 和 printf() 的参数
+   0x000005ac <+73>:	add    esp,0x10                         ;调整栈顶指针 esp，清理 printf() 的参数
    0x000005af <+76>:	mov    eax,0x0                          ;eax=0x0
    0x000005b4 <+81>:	lea    esp,[ebp-0x8]                    ;ebp-0x8 的地址保存到 esp
    0x000005b7 <+84>:	pop    ecx                              ;弹栈恢复 ecx、ebx、ebp
    0x000005b8 <+85>:	pop    ebx
    0x000005b9 <+86>:	pop    ebp
    0x000005ba <+87>:	lea    esp,[ecx-0x4]                    ;ecx-0x4 的地址保存到 esp
-   0x000005bd <+90>:	ret                                     ;返回
+   0x000005bd <+90>:	ret                                     ;返回，相当于 pop eip;
 End of assembler dump.
 gdb-peda$ disassemble add
 Dump of assembler code for function add:
@@ -155,7 +155,7 @@ Dump of assembler code for function _start:
    0x0000042c <+44>:	call   0x3e0 <__libc_start_main@plt>    ;call 指令调用 main() 函数
    0x00000431 <+49>:	hlt                                     ;hlt 指令使程序停止运行，处理器进入暂停状态，不执行任何操作，不影响标志。当 RESET 线上有复位信号、CPU 响应非屏蔽终端、CPU 响应可屏蔽终端 3 种情况之一时，CPU 脱离暂停状态，执行下一条指令
    0x00000432 <+50>:	mov    ebx,DWORD PTR [esp]              ;esp 强制转换为双字数据后保存到 ebx
-   0x00000435 <+53>:	ret                                     ;返回
+   0x00000435 <+53>:	ret                                     ;返回，相当于 pop eip;
    0x00000436 <+54>:	xchg   ax,ax                            ;交换 ax 和 ax 的数据，相当于 nop
    0x00000438 <+56>:	xchg   ax,ax
    0x0000043a <+58>:	xchg   ax,ax
@@ -180,11 +180,146 @@ cdecl | 函数调用方 | 从右到左的顺序压参数入栈 | 下划线＋函
 stdcall | 函数本身 | 从右到左的顺序压参数入栈 | 下划线＋函数名＋@＋参数的字节数
 fastcall | 函数本身 | 都两个 DWORD（4 字节）类型或者占更少字节的参数被放入寄存器，其他剩下的参数按从右到左的顺序压入栈 | @＋函数名＋@＋参数的字节数
 
+除了参数的传递之外，函数与调用方还可以通过返回值进行交互。当返回值不大于 4 字节时，返回值存储在 eax 寄存器中，当返回值在 5~8 字节时，采用 eax 和 edx 结合的形式返回，其中 eax 存储低 4 字节， edx 存储高 4 字节。
+
 
 ## 堆与内存管理
 #### 堆
-堆是用于存放除了栈里的东西之外所有其他东西的内存区域，当使用 `malloc()` 和 `free()` 时就是在操作堆中的内存。对于堆来说，释放工作由程序员控制，容易产生 memory leak。
+堆是用于存放除了栈里的东西之外所有其他东西的内存区域，有动态内存分配器负责维护。分配器将堆视为一组不同大小的块（block）的集合来维护，每个块就是一个连续的虚拟内存器片（chunk）。当使用 `malloc()` 和 `free()` 时就是在操作堆中的内存。对于堆来说，释放工作由程序员控制，容易产生内存泄露。
 
 堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
 
+如果每次申请内存时都直接使用系统调用，会严重影响程序的性能。通常情况下，运行库先向操作系统“批发”一块较大的堆空间，然后“零售”给程序使用。当全部“售完”之后或者剩余空间不能满足程序的需求时，再根据情况向操作系统“进货”。
+
 #### 进程堆管理
+Linux 提供了两种堆空间分配的方式，一个是 `brk()` 系统调用，另一个是 `mmap()` 系统调用。可以使用 `man brk`、`man mmap` 查看。
+
+`brk()` 的声明如下：
+```c
+#include <unistd.h>
+
+int brk(void *addr);
+
+void *sbrk(intptr_t increment);
+```
+参数 `*addr` 是进程数据段的结束地址，`brk()` 通过改变该地址来改变数据段的大小，当结束地址向高地址移动，进程内存空间增大，当结束地址向低地址移动，进程内存空间减小。`brk()`调用成功时返回 0，失败时返回 -1。 `sbrk()` 与 `brk()` 类似，但是参数 `increment` 表示增量，即增加或减少的空间大小，调用成功时返回增加后减小后数据段的结束地址，失败时返回 -1。
+
+`mmap()` 的声明如下：
+```c
+#include <sys/mman.h>
+
+void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flags,
+    int fildes, off_t off);
+```
+`mmap()` 函数用于创建新的虚拟内存区域，并将对象映射到这些区域中，当它不将地址空间映射到某个文件时，我们称这块空间为匿名（Anonymous）空间，匿名空间可以用来作为堆空间。`mmap()` 函数要求内核创建一个从地址 `addr` 开始的新虚拟内存区域，并将文件描述符 `fildes` 指定的对象的一个连续的片（chunk）映射到这个新区域。连续的对象片大小为 `len` 字节，从距文件开始处偏移量为 `off` 字节的地方开始。`prot` 描述虚拟内存区域的访问权限位，`flags` 描述被映射对象类型的位组成。
+
+`munmap()` 则用于删除虚拟内存区域：
+```c
+#include <sys/mman.h>
+
+int munmap(void *addr, size_t len);
+```
+
+C 标准库提供了一个叫做 `malloc` 的分配器，程序通过调用 `malloc()` 函数来从堆中分配块，声明如下：
+```c
+#include <stdlib.h>
+
+void *malloc(size_t size);
+void free(void *ptr);
+void *calloc(size_t nmemb, size_t size);
+void *realloc(void *ptr, size_t size);
+```
+
+示例：
+```
+#include<stdio.h>
+#include<malloc.h>
+void foo(int n) {
+	int *p;
+	p = (int *)malloc(n * sizeof(int));
+
+	for (int i=0; i<n; i++) {
+		p[i] = i;
+		printf("%d ", p[i]);
+	}
+	printf("\n");
+
+	free(p);
+}
+
+void main() {
+	int n;
+	scanf("%d", &n);
+
+	foo(n);
+}
+```
+
+运行结果：
+```text
+$ ./malloc
+4
+0 1 2 3
+$ ./malloc
+8
+0 1 2 3 4 5 6 7
+$ ./malloc
+16
+0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
+```
+
+使用 gdb 查看反汇编代码：
+```text
+gdb-peda$ disassemble foo
+Dump of assembler code for function foo:
+   0x0000066d <+0>:	push   ebp
+   0x0000066e <+1>:	mov    ebp,esp
+   0x00000670 <+3>:	push   ebx
+   0x00000671 <+4>:	sub    esp,0x14
+   0x00000674 <+7>:	call   0x570 <__x86.get_pc_thunk.bx>
+   0x00000679 <+12>:	add    ebx,0x1987
+   0x0000067f <+18>:	mov    eax,DWORD PTR [ebp+0x8]
+   0x00000682 <+21>:	shl    eax,0x2
+   0x00000685 <+24>:	sub    esp,0xc
+   0x00000688 <+27>:	push   eax
+   0x00000689 <+28>:	call   0x4e0 <malloc@plt>
+   0x0000068e <+33>:	add    esp,0x10
+   0x00000691 <+36>:	mov    DWORD PTR [ebp-0xc],eax
+   0x00000694 <+39>:	mov    DWORD PTR [ebp-0x10],0x0
+   0x0000069b <+46>:	jmp    0x6d9 <foo+108>
+   0x0000069d <+48>:	mov    eax,DWORD PTR [ebp-0x10]
+   0x000006a0 <+51>:	lea    edx,[eax*4+0x0]
+   0x000006a7 <+58>:	mov    eax,DWORD PTR [ebp-0xc]
+   0x000006aa <+61>:	add    edx,eax
+   0x000006ac <+63>:	mov    eax,DWORD PTR [ebp-0x10]
+   0x000006af <+66>:	mov    DWORD PTR [edx],eax
+   0x000006b1 <+68>:	mov    eax,DWORD PTR [ebp-0x10]
+   0x000006b4 <+71>:	lea    edx,[eax*4+0x0]
+   0x000006bb <+78>:	mov    eax,DWORD PTR [ebp-0xc]
+   0x000006be <+81>:	add    eax,edx
+   0x000006c0 <+83>:	mov    eax,DWORD PTR [eax]
+   0x000006c2 <+85>:	sub    esp,0x8
+   0x000006c5 <+88>:	push   eax
+   0x000006c6 <+89>:	lea    eax,[ebx-0x17e0]
+   0x000006cc <+95>:	push   eax
+   0x000006cd <+96>:	call   0x4b0 <printf@plt>
+   0x000006d2 <+101>:	add    esp,0x10
+   0x000006d5 <+104>:	add    DWORD PTR [ebp-0x10],0x1
+   0x000006d9 <+108>:	mov    eax,DWORD PTR [ebp-0x10]
+   0x000006dc <+111>:	cmp    eax,DWORD PTR [ebp+0x8]
+   0x000006df <+114>:	jl     0x69d <foo+48>
+   0x000006e1 <+116>:	sub    esp,0xc
+   0x000006e4 <+119>:	push   0xa
+   0x000006e6 <+121>:	call   0x500 <putchar@plt>
+   0x000006eb <+126>:	add    esp,0x10
+   0x000006ee <+129>:	sub    esp,0xc
+   0x000006f1 <+132>:	push   DWORD PTR [ebp-0xc]
+   0x000006f4 <+135>:	call   0x4c0 <free@plt>
+   0x000006f9 <+140>:	add    esp,0x10
+   0x000006fc <+143>:	nop
+   0x000006fd <+144>:	mov    ebx,DWORD PTR [ebp-0x4]
+   0x00000700 <+147>:	leave  
+   0x00000701 <+148>:	ret    
+End of assembler dump.
+```
+关于 glibc 中的 malloc 实现是一个很重要的话题，我们会在后面的章节详细介绍。

doc/1.5.8_glibc_malloc.md

@@ -0,0 +1 @@
+# glibc malloc

doc/1_basic.md

@@ -12,5 +12,6 @@
   - [1.5.5 静态链接](1.5.5_static_link.md)
   - [1.5.6 动态链接](1.5.6_dynamic_link.md)
   - [1.5.7 内存管理](1.5.7_memory.md)
+  - [1.5.8 glibc malloc](doc/glibc_malloc.md)
 - [1.6 密码学基础](1.6_crypto_basic.md)
 - [1.7 Android 安全基础](1.7_android_basic.md)

doc/4.3_gcc.md

@@ -0,0 +1 @@
+# GCC 安全编译参数

doc/4_tips.md

@@ -2,3 +2,4 @@
 
 - [4.1 AWD模式](4.1_AWD.md)
 - [4.2 Linux 命令行技巧](4.2_Linux_terminal_tips.md)
+- [4.3 GCC 安全编译参数](4.3_gcc.md)

doc/5_advanced.md

@@ -3,3 +3,4 @@
 - [5.1 Fuzz 测试](5.1_fuzz.md)
 - [5.2 Pin 动态二进制插桩](5.2_pin.md)
 - [5.3 angr 二进制自动化分析](5.3_angr.md)
+- [5.4 反调试技术](5.4_antidbg.md)