20165310 NstSec2019 Week3 Exp1 逆向与Bof基础

20165310 NstSec2019 Week3 Exp1 逆向与Bof基础

一、实验内容

• 实验目标

  本次实践的对象是一个名为pwn1的linux可执行文件。

  该程序正常执行流程是：main调用foo函数,foo函数会简单回显任何用户输入的字符串。

  该程序同时包含另一个代码片段，getShell，会返回一个可用Shell。正常情况下这个代码是不会被运行的。我们实践的目标就是想办法运行这个代码片段。我们将学习两种方法运行这个代码片段，然后学习如何注入运行任何Shellcode。

• 实验原理

  • 缓冲区溢出原理

    

  • 函数调用堆栈步骤

    

• 实验任务

  • 任务一、直接修改程序机器指令，改变程序执行流程
  • 任务二、通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流
  • 任务三、注入Shellcode并运行攻击

• 实验基础

  • 基本Linux操作，例如反汇编指令、编辑器指令等，具体指令见实验过程

  • 汇编语言基础

    NOP汇编指令的机器码是“90”
    
    JNE汇编指令的机器码是“75”
    
    JE 汇编指令的机器码是“74”
    
    JMP汇编指令的机器码是“eb”
    
    CMP汇编指令的机器码是“39
    

    ​

  • 基本gdb单步调试能力

二、实验步骤

任务一、直接修改程序机器指令，改变程序执行流程

• 将pwn1复制为pwn0作为备份，运行pwn1，发现pwn1的功能是打印输入的内容

  

• 使用objdump -d pwn1将pwn1反汇编 ，查看相关函数

  

• 排除系统调用，寻找关键函数main、foo、getshell

  

• 根据反汇编代码

  • 计算主函数跳转地址,计算方法为：

  call对应的跳转指令为：e8+偏移地址，如图中所示为e8 d7 ff ff ff,原本eip所对应地址为：0x80484ba,最终指令地址为eip+偏移地址，即函数foo的首地址8048491，通过计算器可以验证正确性

  

  • 函数getshell的首地址为0x804847d,计算偏移地址为0x804847d-0x80484ba,得0xffffffc3 ,由于大小端存储格式，更改指令应该为e8 c3 ff ff ff

  

  • 除以上方法外，简便的计算方法，foo基地址-0xffffffd7=getshell基地址-所求跳转偏移地址,答案一样

• 计算出地址后，对程序跳转机器指令进行修改，使其不再跳转到foo ,而是直接跳转至函数getShell

  • 利用万能的vim打开pwn1文件，发现满屏乱码，原因是vim默认显示ASCII码，esc切换到命令模式输入命令：%!xxd将其转换为16进制显示（windows环境推荐winhex）

    

    

  • 搜索需要修改的部分，便于修改，搜索命令/+搜索内容，输入i切换到输入模式，将d7 ff ff ff修改为c3 ff ff ff

    

    

  • 再次切换至命令模式，利用命令：%！xdd -r，使文件从十六进制转换回ASCII码，国际惯例:wq保存并退出，为了验证我们是否修改正确，再次利用objdump -d pwn1反汇编查看代码，确认修改正确

    

  • 确认修改地址成功，运行pwn1，验证是否能够跳转至getshell函数，发现成功得到shell

    

任务二、通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流

• 从备份pwn0复制pwn2进行实验，objdump -d pwn2查看反汇编代码，计算缓冲区大小

  

• 根据上图的代码，我们猜测缓冲区大小为0x1c，即28字节大小，加上ebp的四个字节共为32字节，我们运行程序进行输入，分别为36字节、32字节、31字节、28字节、27字节验证自己的想法

  

• 输入36字节的输入111111112222222233333333444444445555，gdb调试，i r查看寄存器的值，eip中0x35353535正是5555的ASCII值，可见返回地址被5555覆盖，将5555改成getshell地址0x0804847d即可

  

• 但是输入参数需为ASCII码，地址需要与填充的字符串一起，利用解释型语法perl构造后输入，具体构造方法如下：

  • 将所需字符串+地址，利用perl重定向至文件perl -e 'print "11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08\x0a"' > BOF1

  • 查看文件cat BOF1或xxd BOF1可查看是否重定向成功，成功后利用管道输入参数至pwn2(cat BOF1; cat ) | ./pwn2，成功获得shell

    

任务三、注入Shellcode并运行攻击

• ShellCode：一段机器指令（code）,通常这段机器指令的目的是为获取一个交互式的shell（像linux的shell或类似windows下的cmd.exe），所以这段机器指令被称为shellcode

• 前期环境准备工作

  • 备份pwn0为pwn3作为实验对象

  • 输入指令apt-get install execstack安装execstack

    ​

  • 设置堆栈可执行，否则就算注入成功也无法执行。

    execstack -s pwn3    //设置堆栈可执行
    execstack -q pwn3    //查询文件的堆栈是否可执行
    

  • 关闭地址随机化：现代操作系统地址随机化导致缓冲区溢出困难，下次可以尝试不关闭随机化的缓冲区溢出攻击。

    more /proc/sys/kernel/randomize_va_space                 //查看随机化是否关闭
    'echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space        //关闭随机化
    more /proc/sys/kernel/randomize_va_space                 //查看随机化是否关闭
    

    

    （其中“2”为开启，“0”为关闭）

• 运行pwn3，构造shellcode注入，gdb单步调试，确认返回地址的位置

  • 构造shellcode，有如下三种构造方式，实验指导中所谓的“坑”即方法一，在缓冲区足够大时是适用的，由于本实验缓冲区只有32字节，并不适用，我们选择方法二：RNS溢出模式

    

  • 根据shellcode构造方法进行构造，继续利用perl语句重定向后注入，注入原理如下：

    

  • 参考实验指导的shellcode,假设返回地址1234进行构造：perl -e 'print "A" x 32;print"\x04\x03\x02\x01\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x31\xc0\x50\x68\x2f\x2f\x73\x68\x68\x2f\x62\x69\x6e\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x31\xd2\xb0\x0b\xcd\x80\x90\x00\xd3\xff\xff\x00"' > input_shellcode1，再利用(cat input_shellcode;cat) | ./pwn3进行注入

  • 打开第二个terminal，利用gdb进行调试，首先找到对应进程才能进行调试，输入ps -ef | grep pwn3找到对应进程，进程号为6719

    

  • gdb命令attach+进程号进行单步调试，disassemble+函数名查看对应函数指令对应地址，其中返回值ret是我们关注的重点

    

  • b+指针设置ret的断点，c为函数继续执行的意思，注意一定要在注入的terminal按下回车，否则会出错，总结中将提到这一错误；利用i r esp查看esp的地址，x/16x+esp地址查看esp中的内容的十六进制，可以清晰看到esp最后为0x01020304正是我们假定实验的数值。

    

• 确认返回地址无误后，我们将假定的返回地址地址1234换为shellcode函数的真正地址，即0xffffd2ec+0x4=0xffffdef0 ，重定向为input_shellcode2

• 注入shellcode，成功获得shell

  

遇到问题与感想

• 问题与解决方法：
  • 问题：在任务三gdb单步调试时，continue时，没有去另一个终端按下回车而是在当前终端按下回车，最终的esp并不在ret，经过查看地址的数据，发现差了四个字节，应该是多了回车导致多执行了一条命令，使esp产生了变化。
  • 解决方法：在注入的终端执行回车
• 实验感想：
  • 初步理解缓冲区溢出原理与构造方法
  • 实际情况往往比实验复杂许多，还需要学习与研究
  • 对于汇编等基础知识的学习还要加强
• 什么是漏洞？漏洞有什么危害？
  • 漏洞是在硬件、软件、协议的具体实现或系统安全策略上存在的缺陷，从而可以使攻击者能够在未授权的情况下访问或破坏系统。
  • 理论上世界上任何程序、硬件、设备等都存在漏洞
  • 漏洞的危害可大可小，小则个人隐私等遭受破坏，大则全国经济损失、国家信息被泄露等一系列重大后果。