作业所属课程：https://edu.cnblogs.com/campus/besti/19attackdefense/
作业要求：https://edu.cnblogs.com/campus/besti/19attackdefense/homework/10723
实践内容
1、安全漏洞
（1）包括软件、硬件、个人、组织管理
（2）基本元素
1）系统的脆弱性或缺陷
2）攻击者对缺陷的可访问性
3）攻击者对缺陷的可利用性
2、软件安全困境
复杂性、可扩展性、连通性
3、软件安全漏洞类型
（1）内存安全违规类
1）程序在处理RAM内存访问时引入的安全缺陷。如缓冲区溢出漏洞和Double Free、Use-after-Free等不安全指针问题。
2）C/C++:支持任意内存分配和归还、任意指针计算、转换，未保护内存安全。
Java：禁用指针计算和转换。实施内存垃圾跟踪和回收等机制，可有效解决这样的漏洞。
（2）输入验证类
1）程序对用户输入进行数据验证存在的错误，没有保证输入数据的正确性、合法性和安全性。
2）格式化字符串、SQL注入、代码注入、远程文件包含、目录遍历、XSS、HTTP Header注入、HTTP相应分割错误等
（3）竞争条件类
1）涉及多线程或者多进程处理的程序中出现。处理进程的输出或结果无法预测。
2）TOCTTOU,像是读脏字
（4）权限混淆与提升类
1）计算机由于自身编程疏忽或被第三方欺骗，从而滥用权限，或赋予第三方不该给与的权限。
2）WEB应用程序中的跨站请求伪造、Clickjacking、FTP反弹攻击、权限提升、越狱等
3）FTP反弹攻击 A------>FTP（proxy）------>B
缓冲区溢出基础概念
1、在计算机程序向特定缓冲区内填充数据时，超出了缓冲区本身的容量，导致外溢数据覆盖相邻内存空间合法数据，改变程序执行流程破坏系统运行完整性。
2、常见于C/C++中的memcpy()（不会被\0所截断）和strcpy()
3、根本原因：存储程序，数据和程序都在同一内存中存储。
编译器和调试器的使用
1、C/C++ 经过（gcc -c）编译和连接（gcc -o）生成可执行文件（也可以直接使用gcc -o从源码生成可执行文件）
2、一般情况下我们无法获得软件的源代码，通过反汇编，读取汇编代码进行分析。
3、在IA32汇编预言者中，寄存器分为4类
通用寄存器：ea（b，c，d）x用于普通算数运算，保存数据、地址、偏移量、计数值等。esp（栈指针）
段寄存器
控制寄存器：如eip
其他寄存器：如扩展标志eflags寄存器，由不同标志位组成。用于保存指令执行后的状态和控制指令执行流程的标志信息。
| 寄存器名 | 说明 | 功能 |
|---|---|---|
| eax | 累加器 | 加法乘法指令的缺省寄存器，函数返回值 |
| ecx | 计数器 | REP&LOOP循环指令的内定计数器 |
| edx | 除法寄存器 | 存放整数除法产生的余数 |
| ebx | 基址寄存器 | 在内存寻址时存放基地址 |
| esp | 栈顶指针寄存器 | SS:ESP当前堆栈的栈顶指针 |
| ebp | 栈底指针寄存器 | SS:当前堆栈的栈底指针 |
| esi，dei | 源、目标索引寄存器 | 在字符串操作指令中，DS:ESI指向源串ES：EDI指向目标串 |
| eip | 指令寄存器 | CS:EIP指向下一条指令的地址 |
| eflags | 标志寄存器 | 标志寄存器 |
| cs | 代码段寄存器 | 当前执行的代码段 |
| ss | 堆栈寄存器 | stack segment，当前堆栈段 |
| ds | 数据段寄存器 | data segment 当前数据段 |
进程内存管理
1、linux 32bit
系统为每个进程创建一个虚拟内存地址空间4GB
| 空间 | 位置 |
|---|---|
| 内核态 | 3-4GB |
| 用户态 | 0-3GB |
| 程序段类型 | 内容 |
|---|---|
| .text | 程序指令，只读 |
| .data | 静态初始化的数据 可写 |
| .bss | 未经初始化的数据 可写 |
堆：从低到高增长
栈：从高到低增长
2、Windows 32bit
| 空间 | 位置 |
|---|---|
| 内核态 | 2-4GB |
| 用户态 | 0-2GB |
函数调用过程
1、栈区：用于动态存储函数之间的调用关系，保证在调用结束后返回到母函数中继续执行
2、内存的栈区指的是系统栈。
3、调用过程
ESP:永远指向最上面一个栈帧的顶部
EBP:永远指向最上面一个栈帧的底部
4、函数调用步骤
（1）参数入栈，将参数从右向左一次压入系统栈中
（2）返回地址入栈：将当前代码区调用指令的下一条指令地址压入栈中，即EIP。
（3）代码区跳转：处理器从当前代码区跳转到被调用参数的入口处。
（4）栈帧调整
1）保存当前栈帧状态值，EBP入栈，调用结束时恢复用。
2）将当前栈帧切换到新栈帧（将ESP值装入EBP）
3）给新栈帧分配空间
5、函数返回步骤
（1）保存返回值：通常将函数的返回值写入eax
（2）弹出当前栈帧，恢复上一个栈帧
1）在堆栈平衡基础上，给esp加上栈帧的大小，降低栈顶，回收当前栈帧的空间
2）将当前栈帧底部保存的前栈帧ebp弹入到ebp寄存器，恢复出上一个栈帧
3）函数返回地址弹给EIP寄存器
（3）跳转：按照返回地址太欧专母函数中继续执行
修改邻接变量
使用strcpy后，后面不够放的数据会被溢出到其他内存中。
如，编写一个C程序，判断两个字符串是否相同，以获得缓冲区溢出漏洞。
{
int authenticated;
char buffer[8];
authenticated=strcmp(passwd,PASSWD);
strcpy(buffer,passwd);
retrun authenticated;
}
在这个函数中，将authenticated放在buffer下一句定义。
1、内存数据：从低位到高位
数值数据：从高位到低位
缓冲区溢出攻击
1、如何找到缓冲区溢出要覆盖的敏感位置？如RET
2、将敏感位置的值修改成什么？
3、执行什么代码达到攻击目的？
Linux平台栈溢出
（针对不同的情况的攻击数据构造不太懂）
1、NSR:NOP+SHELLCODE+RET
适用于被溢出的缓冲区变量比较大，足以容纳SHELLCODE的情况
2、RNS:RET+NOP+SHELLCODE
适用于被溢出的缓冲区变量比较小，不足以容纳shellcode的情况
3、RS：RET+SHELLCODE（通过exexve（）将shellcode放置在环境变量中传递，不适用远程攻击）
能够精确定位出shellcode在目标漏洞程序进程空间的起始地址。
4、软中断：终端服务程序
硬中断：外部设备进行中断
5、linux通过int 0x80软中断完成系统调用
windows通过核心DLL中提供的API接口来完成系统调用
linux本地shellcode实现机制
写源代码——>汇编——>消除空字符——>opcode二进制指令代码
远程shellcode实现机制
目标程序创建socket监听指定端口等待客户端连接
启动shell，将命令行的输入输出与socket绑定
windows平台栈溢出
windows中栈溢出攻击较难
（1）对程序运行过程中会对回收的废弃栈进行随机字符填充，会破坏在溢出缓冲区中保存的shellcode
（2）进程内存空间首字节为00，在进行复制到缓冲区中时，会因为是空字符被截断
（3）系统功能调用的实现方式更加复杂
对于（1）（2）可以使用系统核心的JMP ESP跳转到地址高位解决，ESP指向的是nop和shellcode的位置。这个指令可以在1-2GB中装载的系统核心DLL中找到。
攻击步骤：
1）创建客户端socket，绑定端口监听
2）组装shellcode数据，使得溢出后，在RET上的指令地址为“JMP ESP”所在的地址
3）通过socket进行send（）
硬编码：数据嵌入源代码
最简单的shellcode：
system(“command.com”)可以用于启动命令行程序。该函数在windows XP特定版本的目标程序内存空间中的加载地址为0x77bf93c7，在shellcode中使用call 0x77bf93c7，让EIP指令寄存器跳转至硬编码的函数入口地址执行。只适用于特定的环境下的特定目标程序。
一般需要将所需函数的动态链接库装载至目标程序中，然后查询获得该函数加载地址。Kernel32.dll中的LoadLibrary():加载msvct.dll动态链接库，GetProcAddress()函数获得system函数的加载入口地址。
远程栈溢出步骤：
（1）创建一个服务器端socket，并在指定的端口上监听。
（2）通过accept()接受客户端的网络连接。
（3）创建子进程，运行cmd.exe，启动命令行。
（4）创建两个管道，命令管道和输出管道
堆溢出攻击
堆的结构：堆首（位置、是否空闲）+堆身（数据）
堆表：空表（双向链表，每个链最多4个node）、快表（单向链表）
空表：会出现块合并
可以有次优解，找零钱的分配方式
快表：不会出现块合并
只会分配正好合适的块堆
堆溢出
如空表：双向链表，在分配，回收或者合并的时候，修改指针。
（1）函数指针改写
（2）C++类对象虚函数表改写
（3）Linux下堆管理glibc库free()函数本身漏洞
缓冲区溢出攻击的防御技术
（1）杜绝溢出的防御技术
编程安全意识提高、安全测试、在编译器上引入缓冲区的边界保护检查机制
（2）允许溢出，但不允许程序改变执行流程，保护关键数据结构，StarkGuard技术
如：在RET返回地址前生成一个Canary检测标记，在函数调用结束后，用来检测是否因为溢出改变了返回地址。ro
其他：PointGuard、ProPolice、Stack Shield等技术。
（3）解决冯诺依曼体系的本质缺陷。通过堆栈不可执行限制来防御缓冲区溢出攻击。
如：基于硬件NX保护机制
内核补丁或内建机制：
linux：PaX堆栈不可执行内核补丁、Solaris/SPARC的栈不可执行保护、数据段不可执行的内核补丁
windows：DEP数据执行保护机制
ASLR内存地址布局随机化机制。在随机的内存位置上加载函数地址和堆栈起始地址。
而黑客通过return-2-libc攻击技术，让cpu按照特定顺序执行系统中已经存在的代码，借助按照特定顺序组合的代码片段，组合成攻击效果。
对于ASLR:采用Heap Spraying技术，利用javascript特性，构造(大量)N+S
JIT Spraying技术
遇到的问题
栈溢出构造攻击数据，不知道具体的工作细节
堆溢出对堆的工作机理不了解，找了点别的资料看了一下
学习心得与体会
操作系统的工作流程的描述，好像是离不开一些内在的函数的描述。一带上一些函数，就会有点乱。
要有读16进制数的意识，慢慢捋一捋。
参考文献
《网络攻防技术与实践》
《0Day安全：软件漏洞分析技术》
