1. 什么是ASLR保护机制？
ASLR（Address Space Layout Randomization，地址空间布局随机化）是一种针对攻击者利用代码或数据在固定位置的漏洞进行攻击的手段，通过在每次运行时随机地分配内存地址，提高了攻击者的难度。ASLR是基于内核函数中的地址随机化技术，在内存中动态分配库、堆和栈的虚拟内存地址，使得攻击者无法预测代码存放的确切位置，从而增加了攻击者的难度。
2. ASLR保护机制的工作原理
2.1 随机化虚拟地址空间布局
ASLR保护机制的核心是随机化虚拟地址空间的布局，实现方法往往在程序加载时，将程序的对应节（Section）随机映射到进程的虚存空间。因为进程的映射关系具有随机性，这就使得攻击者很难预测栈、堆、库、内核代码的位置，给攻击者的攻击带来了不小的难度。例如，在尝试执行缓冲区溢出攻击时，程序需要知道特定的内存地址才能覆盖控制流程，但是随机化更低地址，攻击者就难以成功地执行攻击。
2.2 安装栈和代码随机化
安装栈和代码随机化是ASLR保护机制实现的另外一个关键点。这个特性们可以在进程的用户空间Code Segment、默认的栈、共享库中随机化或者打乱某些部分的内容，除此之外还有一系列其他随机化的机制可供使用。当攻击者尝试执行利用固定代码或者栈地址的攻击时，由于这些地址的位置发生了随机变化，攻击者实际上是想运行一段崭新的代码，或将缓冲区溢出到错误的地址上，因此攻击事件几乎总是失败的。这样一来，只要开启了栈和代码随机化技术，那么只有使用正确的内存地址进行缓冲区溢出才能够成功执行攻击。
3. ASLR保护机制在Linux系统中的应用
ASLR保护机制在Linux系统中是非常重要的安全特性之一。它在防范恶意攻击、缓冲区溢出和代码注入等方面是十分有效的。在经典的缓冲区溢出攻击当中，攻击者往往需要获取到特定的内存地址，从而覆盖程序的控制流程。然而，由于ASLR随机化了内存地址，也就是说攻击者不能够轻易地获取到具体的地址，从而无法进行成功的攻击。
3.1 开启ASLR保护机制
ASLR保护机制的开启需要经过一定的配置步骤。一般来说，在Linux系统上开启ASLR保护机制需要打开/proc/sys/kernel/randomize_va_space文件。这个文件内容可以是0、1或2，分别代表关闭随机化、部分随机化或完全随机化。0表示禁用ASLR，1表示启用部分随机化，2表示启用完全随机化。完全随机化提供了最大的保护，但与此同时还会导致一些存在固定地址的应用程序出现问题，建议根据实际需求选择。
打开/proc/sys/kernel/randomize_va_space文件的命令方法如下，其中0表示关闭ASLR保护机制，1表示使用部分随机化，2表示使用完全随机化：
#关闭ASLR保护机制
echo 0 > /proc/sys/kernel/randomize_va_space
#使用部分随机化的ASLR保护机制
echo 1 > /proc/sys/kernel/randomize_va_space
#使用完全随机化的ASLR保护机制
echo 2 > /proc/sys/kernel/randomize_va_space
3.2 测试ASLR保护机制的有效性
为了验证ASLR保护机制的有效性，我们可以先使用缺省情况下的gcc编译器编译一个带有缓冲区溢出漏洞的程序，然后尝试利用栈溢出来执行系统命令，下面是一个简单的例子：
```c
#include
#include
#include
void function(char *str)
{
char buffer[16];
strcpy(buffer, str);
}
int main(int argc, char **argv)
{
function(argv[1]);
return 0;
}
```
编译命令如下所示：
gcc -fno-stack-protector -zexecstack -o test test.c
编译完成后，我们运行这个程序，并尝试覆盖返回地址来执行一个用户自定义的命令：
./test $(python -c 'print "A"*28+ "\x90\x90\x90\x90" +"\x0f\x95\xc1\x68\x2f\x73\x68\x00\x68\x2f\x62\x69\x6e\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\xb0\x0b\xcd\x80" + "BBBB" + "\x00\x00\x00\x00" + "\xd8\xf2\xff\xbf"')
我们可以看到，这个程序的确可以执行自定义的命令，由此也证明了缺省情况下的程序无法防御栈溢出攻击。接下来，我们将ASLR开启，重新编译并运行上述程序：
#开启ASLR保护机制
echo 2 > /proc/sys/kernel/randomize_va_space
#重新编译上述程序
gcc -fno-stack-protector -zexecstack -o test test.c
#重复尝试覆盖返回地址来执行命令
./test $(python -c 'print "A"*28+ "\x90\x90\x90\x90" +"\x0f\x95\xc1\x68\x2f\x73\x68\x00\x68\x2f\x62\x69\x6e\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\xb0\x0b\xcd\x80" + "BBBB" + "\x00\x00\x00\x00" + "\xd8\xf2\xff\xbf"')
结果我们可以发现攻击失败了，说明此时程序已经成功地防御了缓冲区溢出攻击，ASLR保护机制在这个例子当中发挥了很好的作用。
4. 总结
ASLR保护机制是一种非常有效的内存随机化技术，在Linux等各种操作系统中都有广泛的应用。在缓冲区溢出攻击等情况下，ASLR保护机制能够有效地防御攻击，提高了系统的安全性。同时，在Linux系统中开启ASLR保护机制也非常简单，只需要通过修改内核参数即可实现。因此，强烈建议在生产系统中，开启ASLR保护机制，有效增强系统的抵御攻击的能力。