在本章中，将会为大家讲解关于linux中用户态程序保护机制的内容，首先我们要了解什么是用户态：
图：用户空间、内核空间和硬件示意图01用户态
linux有内核空间和用户空间这两类空间。
内核空间：由系统来操作的一块空间，存放着系统内核函数、接口，控制着计算机的硬件等资源。
用户空间：即用户可以操作和访问的空间，一般我们运行的程序就在这一空间。
而在用户空间下执行的程序的这种状态，我们称之为用户态。简单来说，本章中讲解的就是我们正常运行的程序其保护机制。
图：调用do_signal过程示意图02保护机制
linux下用户态的保护机制可分为四种：NX、PIE、Canary、RELRO，下面将对这四种保护机制进行讲解。
//NX
NX全称noexecute，即不可执行的意思，NX的基本原理是通过将内存页的写权限跟执行权限分离，从而避免shellcode注入。这样当程序尝试执行存放在不可执行内存地址处的指令时，会抛出异常，避免被shellcode提权。gcc默认开启了NX选项，可以通过-zexecstack参数关闭：
-zexecstack#禁用NX保护-znoexecstack#开启NX保护
//Canary
Canary即stackcanary，即堆栈保护技术，是缓解栈溢出的一种手段。它通过在栈上的返回地址跟ebp之间加上一个标志位canary（该标志位在程序运行时生成，存放在TLS中，通过fs寄存器指向该结构），返回时通过验证这个canary是否被改写，从而判断程序是否被栈溢出攻击。gcc编译时，可以用以下参数来设置：
-fstack-protector#启用保护，不过只为局部变量中含有数组的函数插入保护-fstack-protector-all#启用保护，为所有函数插入保护-fstack-protector-explicit#只对有明确stack_protectattribute的函数开启保护-fno-stack-protector#禁用保护
//PIE
PIE全称position-independentexecutable，即地址无关可执行文件。该技术是一个针对代码段（.text）、数据段（.data）、未初始化全局变量段（.bss）等固定地址的一个防护技术，如果程序开启了PIE保护的话，在每次加载程序时都变换加载地址。gcc编译时，可以用以下参数来设置：
-fpie-pie#开启PIE，此时强度为1-fPIE-pie#开启PIE，此时为最高强度2-fpic#开启PIC，此时强度为1，不会开启PIE-fPIC#开启PIC，此时为最高强度2，不会开启PIE
值得注意的是，PIC、PIE两者有别，PIC一般用于共享库，而PIE则是我们的程序。另外，只有在系统随机化功能开启的时候，PIE才真正的开启。否则，每次运行程序时，程序的装载地址都是固定不变的。可以通过如下命令查看当前系统随机化功能的状态：
cat/proc/sys/kernel/randomize_va_space
其中，返回值有如下含义：
0=关闭
1=半随机。共享库、栈、mmap()以及VDSO将被随机化。
2=全随机。除了1中所述，还有heap。
可以通过如下命令修改为全随机化：
sudosysctl-wkernel.randomize_va_space=2
//RELRO
RELRO全称readonlyrelocation，是用来保护重定向表的（该表中存放着动态编译的程序所需要的动态库函数的地址，一般称为.got表）。该保护机制分为两种，即PartialRELRO和FullRELRO。
PartialRELRO：这是gcc默认的模式，在该模式下具有对.got表写入的权限，而程序也会在第一次运行对应函数时才加载地址。这样做的好处是可以节省程序启动开销，但缺点是其内容可以被改写，用户可以通过修改.got表等的函数指针从而劫持程序。
FullRELRO：这一模式开启后，程序会在载入时将动态库的函数等地址写入相应位置，并将其设置为只读状态。这样就避免了被劫持函数指针的风险，但相应的程序启动时消耗的资源就会变多。
这两个模式在gcc中可以通过以下参数设置：
-zrelro#PartialRELRO-zrelro-znow#FullRELRO
03小结
用户态中程序的保护机制有NX、PIE、Canary、RELRO四种，它们能在一定程度上保证程序不被攻破。但是，这些机制能提供的保护还是有限的，现在也有各种绕过保护的方法，所以最好的是在开发过程中就要做好安全保护，而不是单纯依赖于其他保护机制的防护。
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本文编辑：佚名
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