虛擬內存探究 -- 第二篇:Python 字節

http://blog.coderhuo.tech/2017/10/15/Virtual_Memory_python_bytes/是真看不懂哦

　　

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這是虛擬內存系列文章的第二篇。
這次我們要做的事情和《虛擬內存探究 – 第一篇:C strings & /proc》類似，不同的是我們將訪問Python 3 腳本的虛擬內存。這會比較費勁， 所以我們需要了解Pyhton3 內部的一些機制。

一、預備知識

本文基于上一篇文章《虛擬內存探究 – 第一篇:C strings & /proc》中所講的知識， 所以，在繼續閱讀本文前，請確保閱讀并理解上一篇文章。

為了方便理解本文，你需要具備以下知識：

• C語言基礎
• 些許Python知識
• 了解Linux的文件系統和shell命令
• /proc文件系統的基本知識（可參閱《虛擬內存探究 – 第一篇:C strings & /proc》中的相關介紹）

二、實驗環境

所有的腳本和程序都在下面的環境中測試過：

• Ubuntu 14.04 LTS
  • Linux ubuntu 4.4.0-31-generic #50~14.04.1-Ubuntu SMP Wed Jul 13 01:07:32 UTC 2016 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
• gcc
  • gcc (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04.3) 4.8.4
• Python 3
  • Python 3.4.3 (default, Nov 17 2016, 01:08:31)
  • [GCC 4.8.4] on linux

三、剖析一個簡單的Python腳本

下面是我們將要使用的Python腳本（main.py）。我們將嘗試修改運行該腳本的進程虛擬內存中的“字符串”?Holberton。

#!/usr/bin/env python3 ''' Prints a b"string" (bytes object), reads a char from stdin and prints the same (or not :)) string again '''import syss = b"Holberton" print(s) sys.stdin.read(1) print(s)

Python中的字節對象(bytes object)

字節和字符串(bytes vs str)

譯者注:bytes在這里翻譯成字節， 并非指單個字符。

如上面代碼所示，我們使用一個字節對象（字符串Holberton前面的b說明這是個字節對象）來存儲字符串Holberton。字節對象會把字符串中的字符以字節的形式（相對于每個字符占多個字節的字符串編碼方式而言，也就是寬字符編碼，具體可參閱unicodeobject.h）存下來。這樣可以保證字符串在虛擬內存中是連續的ASCII碼。

從技術上來講， 上面代碼中的s并不是一個Python字符串。如下所示， 它是一個字節對象(不過沒關系, 這不影響我們的后續討論)：

julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ python3 Python 3.4.3 (default, Nov 17 2016, 01:08:31) [GCC 4.8.4] on linux Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>> s = "Betty" >>> type(s) <class 'str'> >>> s = b"Betty" >>> type(s) <class 'bytes'> >>> quit()

一切都是對象

Pyhton中的整數、字符串、字節、函數等等， 都是對象。所以， 語句s = b"Holberton"將創建一個字節對象，并將字符串存在內存中某處。字符串Holberton很可能在堆上，因為Python必須為字節對象s以及s指向的字符串分配內存（字符串可能直接存在對象s中，也可能s只維護了一個指向字符串的索引，目前我們并不確定具體的實現）。

對python腳本執行read_write_heap.py腳本

提示：read_write_heap.py是《虛擬內存探究 – 第一篇:C strings & /proc》中的腳本，用來查找并替換內存中的字符串。

我們首先執行前面的腳本main.py：

julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ ./main.py b'Holberton'

這時main.py阻塞在語句sys.stdin.read(1)上，一直在等待用戶輸入。

接下來我們用管理員權限執行腳本read_write_heap.py：

julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ ps aux | grep main.py | grep -v grep julien 3929 0.0 0.7 31412 7848 pts/0 S+ 15:10 0:00 python3 ./main.py julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ sudo ./read_write_heap.py 3929 Holberton "~ Betty ~" [*] maps: /proc/3929/maps [*] mem: /proc/3929/mem [*] Found [heap]:pathname = [heap]addresses = 022dc000-023c6000permisions = rw-poffset = 00000000inode = 0Addr start [22dc000] | end [23c6000] [*] Found 'Holberton' at 8e192 [*] Writing '~ Betty ~' at 236a192 julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$

不出所料，我們在堆上找到了字符串Holberton并且將之替換成’~ Betty ~’。
現在我們按下回車鍵讓腳本main.py繼續執行，它應該會輸出b'~ Betty ~'：

b'Holberton' julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$

什么？？？

我們找到字符串Holberton并且替換了它，但是這不是我們要找的字符串？繼續深入探究之前，我們需要再確認一件事情。我們的腳本read_write_heap.py在目標字符串首次出現之后就退出了，如果堆中有多個字符串Holberton呢？為了避免遺漏，我們將腳本read_write_heap.py執行多次。

還是先啟動腳本main.py：

julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ ./main.py b'Holberton'

然后多次執行腳本read_write_heap.py：

julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ ps aux | grep main.py | grep -v grep julien 4051 0.1 0.7 31412 7832 pts/0 S+ 15:53 0:00 python3 ./main.py julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ sudo ./read_write_heap.py 4051 Holberton "~ Betty ~" [*] maps: /proc/4051/maps [*] mem: /proc/4051/mem [*] Found [heap]:pathname = [heap]addresses = 00bf4000-00cde000permisions = rw-poffset = 00000000inode = 0Addr start [bf4000] | end [cde000] [*] Found 'Holberton' at 8e162 [*] Writing '~ Betty ~' at c82162 julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$ sudo ./read_write_heap.py 4051 Holberton "~ Betty ~" [*] maps: /proc/4051/maps [*] mem: /proc/4051/mem [*] Found [heap]:pathname = [heap]addresses = 00bf4000-00cde000permisions = rw-poffset = 00000000inode = 0Addr start [bf4000] | end [cde000] Can't find 'Holberton' julien@holberton:~/holberton/w/hackthevm1$

字符串’Holberton’在堆上只出現了一次。那么腳本main.py所使用的字符串’Holberton’到底在哪里呢？Python的字節對象又是在內存的哪部分呢？有沒有可能在棧上？我們可以把腳本read_write_heap.py中的[heap]改成[stack]試試看。

提示:文件/proc/[pid]/maps中標記為[stack]的部分就是棧， 具體可參閱上一篇文件《虛擬內存探究 – 第一篇:C strings & /proc》。

改寫棧的腳本read_write_stack.py如下， 它所做的和之前的腳本read_write_heap.py一樣，唯一的不同是它訪問進程的棧：

#!/usr/bin/env python3 ''' Locates and replaces the first occurrence of a string in the stack of a processUsage: ./read_write_stack.py PID search_string replace_by_string Where: - PID is the pid of the target process - search_string is the ASCII string you are looking to overwrite - replace_by_string is the ASCII string you want to replace search_string with '''import sysdef print_usage_and_exit(): print('Usage: {} pid search write'.format(sys.argv[0])) sys.exit(1) # check usage if len(sys.argv) != 4: print_usage_and_exit() # get the pid from args pid = int(sys.argv[1]) if pid <= 0: print_usage_and_exit() search_string = str(sys.argv[2]) if search_string == "": print_usage_and_exit() write_string = str(sys.argv[3]) if search_string == "": print_usage_and_exit() # open the maps and mem files of the process maps_filename = "/proc/{}/maps".format(pid) print("[*] maps: {}".format(maps_filename)) mem_filename = "/proc/{}/mem".format(pid) print("[*] mem: {}".format(mem_filename)) # try opening the maps file try: maps_file = open('/proc/{}/maps'.format(pid), 'r') except IOError as e: print("[ERROR] Can not open file {}:".format(maps_filename)) print(" I/O error({}): {}".format(e.errno, e.strerror)) sys.exit(1) for line in maps_file: sline = line.split(' ') # check if we found the stack if sline[-1][:-1] != "[stack]": continue print("[*] Found [stack]:") # parse line addr = sline[0] perm = sline[1] offset = sline[2] device = sline[3] inode = sline[4] pathname = sline[-1][:-1

轉載于:https://www.cnblogs.com/jinanxiaolaohu/p/10917729.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的[转帖]虚拟内存探究 -- 第二篇:Python 字节的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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