exp1 逆向与Bof基础实验报告-20201305

目录

• 1 逆向及Bof基础实践说明
  • 1.2 基础知识
• 2 直接修改程序机器指令，改变程序执行流程
  • 3 通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流
    • 3.1 反汇编，了解程序的基本功能
    • 3.2 确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址
    • 3.2.1安装gdb
    • 3.2.2分析覆盖返回地址的字符
  • 3.3 确认用什么值来覆盖返回地址
  • 3.4 构造输入字符串
• 4. 注入Shellcode并执行
  • 4.1 准备一段Shellcode
  • 4.2 准备工作
  • 4.3 构造要注入的payload
  • 5 Bof攻击防御技术
    • 5.1. 从防止注入的角度
    • 5.2. 注入了也不让运行
  • 5.4 从管理的角度
• 6 实践总结
  • 6.1问题与解决
  • 6.2实验体会

1 逆向及Bof基础实践说明

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。

• 三个实践内容如下：
  • 手工修改可执行文件，改变程序执行流程，直接跳转到getShell函数。
  • 利用foo函数的Bof漏洞，构造一个攻击输入字符串，覆盖返回地址，触发getShell函数。
  • 注入一个自己制作的shellcode并运行这段shellcode。
• 这几种思路，基本代表现实情况中的攻击目标:
  • 运行原本不可访问的代码片段
  • 强行修改程序执行流
  • 以及注入运行任意代码。

1.2 基础知识

该实践需要同学们

• 熟悉Linux基本操作
  • 能看懂常用指令,如管道（|），输入、输出重定向（>）等。
• 理解Bof的原理。
  • 能看得懂汇编、机器指令、EIP、指令地址。
• 会使用gdb,vi
• 指令、参数：掌握NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码
  • NOP：机器码为0x90。NOP指令即“空指令”，执行到NOP指令时，CPU什么也不做，完毕之后继续执行NOP后面的一条指令。
  • JNE：机器码为0x75。JNE是条件转移指令，如果不相等则跳转。
  • JE：机器码为0x74。JE是条件转移指令，如果相等则跳转。
  • JMP：无条件跳转指令。JMP主要分为3种：
    • 短跳转：机器码为0xE8。只能跳转到256字节的范围内
    • 近跳转：机器码为0xE9。可跳至同一个段范围内的地址
    • 远跳转：机器码为0xEA。可跳至任意地址，使用48位/32位全指针
  • CMP：比较指令，功能相当于减法指令，对操作数之间运算比较，不保存结果。CMP指令也有多种形式，分别代表不同的功能，机器码分别为0x38、0x39、0x3A、0x3B、0x3C、0x3D。

2 直接修改程序机器指令，改变程序执行流程

• 知识要求：Call指令，EIP寄存器,指令跳转的偏移计算，补码，反汇编指令objdump，十六进制编辑工具
• 学习目标：理解可执行文件与机器指
• 进阶：掌握ELF文件格式，掌握动态技术
  首先通过sudo su转换为临时root用户
  下载目标文件pwn1，将文件名改为与自己学号相关的名字我（我改为20201305pwn1）然后objdump -d 20201305pwn1 | more反汇编
  
  然后通过不断的回车去显示下一行直到找到main
  
  发现主函数会通过call调用foo函数，该指令对应的机器指令为“e8 d7ffffff”，e8即跳转之意
  正常流程下，eip中原本存储的是下一条指令的地址，即80484ba，但一解释e8这条指令，CPU就会转而执行 ”eip + e8后面的四字节地址“ 这个位置的指令
  因此，eip = 80484ba+fffffd7=8048491（注意d7ffffff是补码，小段优先，计算时应写为fffffd7），也就是foo函数的地址

那我们想让它调用getShell，只要修改“d7ffffff”为 "getShell-80484ba"对应的补码就行

0804847d-80484ba=ffffffc3

于是我们修改可执行文件，将其中的call指令的目标地址由d7ffffff变为c3ffffff：

• vi进入pwn2，在乱码界面按Esc键，然后输入:%!xxd（转16进制）
• 找到e8d7，修改d7为c3（先按i进入编辑模式再改，改完按Esc键退出）
• 输入:%!xxd -r
• 输入:wq退出
  
  
  对修改后的文件反汇编看看
  
  运行改后的代码，会得到shell提示符
  

如上图所示，我们已经完成了对对应文件的修改。原来的可执行文件的功能是输入一段字符串，程序会重复输出该字符串，现在我们的程序变成了打开一个“命令行”。我们执行了ls命令后，成功打印出了当前目录下的所有文件

我遇到的问题
  1.我遇到了报错zsh: permission denied
  解决方法是chmod u+x赋予执行权限，如上图。或者右键单击文件->属性->promissions->allow...
  2.再寻找e8d7时安装网上的/e8d7的时候无法查询对应位置所以之久窥了别人的直接查询了f0e8去寻找相应位置

3 通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流

3.1 反汇编，了解程序的基本功能

对pwn1反汇编。该可执行文件正常运行是调用函数foo。foo函数有Buffer overflow漏洞：foo读入字符串，但系统只预留了（28）字节的缓冲区，超出部分会造成溢出，我们的目标是覆盖返回地址

3.2 确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址

3.2.1安装gdb

在终端中输入gdb -v，若找不到该命令，则需先进行安装操作

遇到的问题：kali版本过旧，安装gdb显示无package，只能先更新kali
sudo chmod a+w /etc/apt/sources.list
sudo chmod a-w /etc/apt/sources.list
sudo su
apt-get update
apt-get install gdb
最后再通过gdb -v，显示出版本号即为安装成功。

3.2.2分析覆盖返回地址的字符

按指导书步骤走

输入为1111111122222222333333334444444455555555时可以看到eip的值0x35353535，也就是5555的ASCII码

输入字符串1111111122222222333333334444444412345678，发现eip的值为0x34333231，即1234（小端）的ASCII码。

那只要把这四个字符替换为 getShell 的内存地址，输给pwn1，pwn1就会运行getShell

3.3 确认用什么值来覆盖返回地址

之前反汇编时我们已知getShell的内存地址0x0804847d，由1234对应0x34333231分析出应该是小端写法，所以我们应当输入11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08

对比之前 eip 0x34333231 0x34333231，验证了输入正确

3.4 构造输入字符串

按指导书进行操作，最终获取shell

我们没法通过键盘输入\x7d\x84\x04\x08这样的16进制值，所以先生成包括这样字符串的一个文件。\x0a表示回车。使用输出重定向“>”将perl生成的字符串存储到文件input中。

使用16进制查看指令xxd查看input文件的内容是否如预期，然后将input的输入，通过管道符“|”，作为pwn1的输入

可以看到攻击成功，获取了一个交互式的shell

4. 注入Shellcode并执行

4.1 准备一段Shellcode

shellcode就是一段机器指令（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。
• 在实际的应用中，凡是用来注入的机器指令段都通称为shellcode，像添加一个用户、运行一条指令。

4.2 准备工作

输入sudo apt-get install execstack ，安装execstack命令，如果安装失败可参考以下连接

Kali Linux E:Unable to locate package 完美解决

按教程进行操作：

1.先通过execstack - s指令来设置堆栈可执行
2.再用execstack -q 指令查询文件的堆栈是否可执行
3.检查发现randomize_va_space为2，即地址随机化保护是开启的

4.关闭地址随机化
5.检查发现randomize_va_space为0，即地址随机化保护是关闭的

4.3 构造要注入的payload

• Linux下有两种基本构造攻击buf的方法：

  • retaddr+nop+shellcode
  • nop+shellcode+retaddr。

• 因为retaddr在缓冲区的位置是固定的，shellcode要不在它前面，要不在它后面。

• 简单说缓冲区小就把shellcode放后边，缓冲区大就把shellcode放前边
  --

• 我们这个buf够放这个shellcode了，所以shellcode放后边

• 结构为：retaddr+nop+shellcode（指导书里此处是坑）

  • nop一为是了填充，二是作为“着陆区/滑行区”。
  • 我们猜的返回地址只要落在任何一个nop上，自然会滑到我们的shellcode。
    打开两个终端，都进入root模式

终端1注入攻击buf，回车一次即可，不要出现指导书里的乱码

打开终端2，用gdb来调试pwn3这个进程

(上图实验时忘了截图为后期补图)
用ps -ef | grep pwn1命令找到pwn3的进程号是：18780：

用gdb、attach 18780命令启动gdb调试这个进程：
用disassemble foo命令反汇编，通过设置断点，来查看注入buf的内存地址：

用break *0x080484ae命令设置断点，输入c命令(continue)继续运行，同时在pwn1进程正在运行的终端敲回车，使其继续执行。再返回调试终端，使用info r esp命令查找地址：

用x/16x 0xffffd4cc命令查看其存放内容，看到了0x01020304，就是返回地址的位置。根据我们构造的input_shellcode可知，shellcode就在其后，所以地址应为0xffffd4d0
接下来只需要将之前的\x4\x3\x2\x1改为这个地址即可，用命令

perl -e 'print "A" x 32;print "\x80\xd2\xff\xff\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_shellcode

5 Bof攻击防御技术

5.1. 从防止注入的角度

在编译时，编译器在每次函数调用前后都加入一定的代码，用来设置和检测堆栈上设置的特定数字，以确认是否有bof攻击发生

5.2. 注入了也不让运行

结合CPU的页面管理机制，通过DEP/NX用来将堆栈内存区设置为不可执行。这样即使是注入的shellcode到堆栈上，也执行不了

5.3. 增加shellcode的构造难度
开启地址随机化：shellcode中需要猜测返回地址的位置，需要猜测shellcode注入后的内存位置。这些都极度依赖一个事实：应用的代码段、堆栈段每次都被OS放置到固定的内存地址。ALSR，地址随机化就是让OS每次都用不同的地址加载应用。这样通过预先反汇编或调试得到的那些地址就都不正确了

/proc/sys/kernel/randomize_va_space用于控制Linux下 内存地址随机化机制，其取值有以下三种情况

0 - 表示关闭进程地址空间随机化。
1 - 表示将mmap的基址，stack和vdso页面随机化。
2 - 表示在1的基础上增加栈（heap）的随机化。

当前/proc/sys/kernel/randomize_va_space值为0，我们将其改回2

5.4 从管理的角度

加强编码质量。注意边界检测。使用最新的安全的库函数。

6 实践总结

6.1问题与解决

在实验中遇到了很多问题，大多数都i是下载的软件package里面没有，采用的方法时apt update跟新kali
但是有时候更新了也没有，就只能增加更新源。我在这里遇到的问题时哪怕我用了root权限，命令加了sudo 去更改更新源都无法保存，显示是只读文件。
再参考了https://blog.csdn.net/m0_46161993/article/details/107190956这篇博客后
点击Esc退出编辑模式后输入:w !sudo tee %进行保存，之后再使用:q!退出即可就此解决了我更新源的问题

6.2实验体会

本次实验我参考了同学发在群里的实验报告一步步进行的实验，总体来说不是很难，遇到的问题大多数都是因为kali版本过旧东西不全和虚拟机个性化问题，经过本次实验我也学到了很多