NX & ASLR

ASLR이란?

Address Space Layout Randomization(ASLR)은 바이너리가 실행될때마다 스택, 힙, 공유 라이브러리등을 임의의 주소에 할당하는 보호 기법이다.

ASLR의 특징

스택, 힙, 라이브러리 함수, 코드영역 함수, 라이브러리 매핑주소들을 보면 특징을 알수있다.

• 코드영역의 함수 main을 제외한 다른 영역의 주소들은 실행될때마다 변경된다.
  실행할 때 마다 주소가 변경되기 때문에 바이너리를 실행하기 전에 해당 영역의 주소를 예측할 수 없다.

• 바이너리를 반복해서 실행해도 라이브러리 함수 주소의 하위 12비트 값은 변경되지 않는다.
  리눅스는 ASLR이 적용됐을 때, 파일을 페이지 단위로 임의 주소에 매핑한다. 따라서 페이지의 크기인 12비트 이하로는 주소가 변경되지 않는다.

• 라이브러리 매핑주소와 라이브러리 함수 주소의 차이는 항상 같다. ASLR이 적용되면, 라이브러리는 임의 주소에 매핑된다. 그러나 라이브러리 파일을 그대로 매핑하는 것이므로 매핑된 주소로부터 라이브러리의 다른 심볼들 까지의 거리(offset)는 항상 같다

NX란?

NO-eXecute(NX)는 실행이되는 메모리 영역과 쓰기에 사용되는 메모리 영역을 분리하는 보호 기법이다. 어떤 메모리 영역에 대해 쓰기 권한과 실행 권한이 함께 있으면 시스템이 취약해지기 쉽다. 예를 들어, 코드 영역에 쓰기 권한이 있으면 공격자는 코드를 수정하여 원하는 코드가 실행되게 할 수 있고, 반대로 스택이나 데이터 영역에 실행권한이 있으면 RTS와 같은 공격을 시도할 수 있다.

CPU가 NX를 지원하면 컴파일러 옵션을 통해 바이너리에 NX를 적용할 수 있으며, NX가 적용된 바이너리는 실행 될 때 각 메모리 영역에 필요한 권한만을 부여받는다. gdb의 vmmap로 NX적용 전후의 메모리 맵을 비교하면, 다음과 같이 NX가 적용된 바이너리에는 코드 영역 외에 실행 권한이 없는것을 확인할 수 있다. 반면, NX가 적용되지 않은 바이너리에는 스택, 힙, 데이터 영역에 실행 권한이 존재하는것을 확인할수 있다.

Checksec을 이용한 NX 확인

checksec를 이용하면 다음과 같이 바이너리에 NX가 적용됐는지 확인할 수 있다.

NX의 다양환 명칭

NX는 인텔에선XD, AMD는 NX, 윈도우는 DEP, ARM에선 XN이라고 칭한다. 
다들 명칭만 다를 뿐 모두 비슷한 보호기법이다.