20221313陆玉 实验七-缓冲区溢出实验报告
实验七-缓冲区溢出实验报告
实验内容
实验介绍
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。
实验准备
系统用户名 shiyanlou
实验楼提供的是 64 位 Ubuntu linux，而本次实验为了方便观察汇编语句，我们需要在 32 位环境下作操作，因此实验之前需要做一些准备。
输入命令安装一些用于编译 32 位 C 程序的软件包：
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y lib32z1 libc6-dev-i386 lib32readline6-dev
sudo apt-get install -y gdb
实验步骤
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：
2、此外，为了进一步防范缓冲区溢出攻击及其它利用 shell 程序的攻击，许多shell程序在被调用时自动放弃它们的特权。
因此，即使你能欺骗一个 Set-UID 程序调用一个 shell，也不能在这个 shell 中保持 root 权限，这个防护措施在 /bin/bash 中实现。
linux 系统中，/bin/sh 实际是指向 /bin/bash 或 /bin/dash 的一个符号链接。为了重现这一防护措施被实现之前的情形，我们使用另一个 shell 程序（zsh）代替 /bin/bash。下面的指令描述了如何设置 zsh 程序：
3、输入命令 linux32 进入32位linux环境。此时你会发现，命令行用起来没那么爽了，比如不能tab补全了，输入 /bin/bash 使用bash：
4、在 /tmp 目录下新建一个 stack.c 文件：
按 i 键切换到插入模式，再输入代码：
按Esc，再输入:wq退出文件
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：
5、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
输入代码：
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
esp 中就是 str 的起始地址，所以我们在地址 0x080484ee 处设置断点。
最后获得的这个 0xffffcfb0 就是 str 的地址。
按 q 键，再按 y 键可退出调试。
根据语句 strcpy(buffer + 100,shellcode); 我们计算 shellcode 的地址为 0xffffcfb0 + 0x64 = 0xffffd014
现在修改 exploit.c 文件，将 \x??\x??\x??\x?? 修改为计算的结果 \x14\xd0\xff\xff，注意顺序是反的。
然后，编译 exploit.c 程序：
6、先运行攻击程序 exploit，再运行漏洞程序 stack，观察结果：
可见，通过攻击，获得了root 权限。
缓冲区溢出的原理
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，使程序转而执行其它指令，以达到攻击的目的。造成缓冲区溢出的原因是程序中没有仔细检查用户输入的参数。例如下面程序：
void function(char *str) {
char buffer[16];
strcpy(buffer,str);
}
上面的strcpy()将直接吧str中的内容copy到buffer中。这样只要str的长度大于16，就会造成buffer的溢出，使程序运行出错。
存在象strcpy这样的问题的标准函数还有strcat()，sprintf()，vsprintf()，gets()，scanf()等。
缓冲区溢出攻击的目的在于扰乱具有某些特权运行的程序的功能，这样可以使得攻击者取得程序的控制权，如果该程序具有足够的权限，那么整个主机就被控制了。
一般而言，攻击者攻击root程序，然后执行类似“exec(sh)”的执行代码来获得root权限的shell。
缓冲区溢出的防范
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。
7.在编写程序过程中，程序员有责任和义务养成安全编程的思想，应该熟悉那些可能会产生漏洞或需慎用的函数，清楚那些在编程中要小心使用的函数(特别是在使用C语言时)，例如：gets()、strcpy()等等。在软件测试阶段，要专门对程序中的每个缓冲区作边界检查和溢出检测。但是，由于程序编写者的经验不足和测试工作不够全面、充分，目前还不可能完全避免缓冲区溢出漏洞，因此这些漏洞在已经使用以及正在开发的软件中还是有存在的可能，还需要在使用软件时，对它做实时的监测。
8.使用安全语言编写程序，应使用Java等安全的语言编写程序，因为Java在对缓冲区进行操作时，有相应的边界检查，所以可以有效地防止缓冲区溢出漏洞的产生。但是，Java也并非绝对安全，Java的解释器是用C语言编写的，而C并不是一种安全的语言，所以Java解释器还是可能存在缓冲区溢出漏洞并受到攻击。
9.通过改进编译器，它的主要思想是在编译器中增加边界检查以及保护堆栈的功能，使得含有漏洞的程序和代码段无法通过编译。针对gcc编译器的很多补丁就提供了这些功能，比如说Stackguard等等。
