20145326蔡馨熠《网络对抗》shellcode注入&Return-to-libc攻击深入

2022-05-12 09:11:05

20145326蔡馨熠《网络对抗》shellcode注入&Return-to-libc攻击深入

准备一段shellcode

首先我们应该知道，到底什么是shellcode。经过上网查询资料，得知Shellcode实际是一段代码（也可以是填充数据），是用来发送到服务器利用特定漏洞的代码，一般可以获取权限。另外，Shellcode一般是作为数据发送给受攻击服务器的。 Shellcode是溢出程序和蠕虫病毒的核心，提到它自然就会和漏洞联想在一起，毕竟Shellcode只对没有打补丁的主机有用武之地。网络上数以万计带着漏洞顽强运行着的服务器给hacker和Vxer丰盛的晚餐。漏洞利用中最关键的是Shellcode的编写。由于漏洞发现者在漏洞发现之初并不会给出完整Shellcode，因此掌握Shellcode编写技术就显得尤为重要。
经过刘宇栋老师和许心远同学的前期铺垫，我们这次实践显得相对容易了。
参考资料
- 实验指导
- 许心远同学的博客——shellcode入门
这次用的shellcode跟老师一样。

设置环境

需要提前安装execstack这个指令。先是用“execstack -s ”来设置堆栈可执行；然后用“execstack -q ”来查询文件的堆栈是否可执行，“X”表示文件可执行；“more /proc/sys/kernel/randomizevaspace”用来查询地址随机化是开启状态还是关闭状态，参数“2”表示开启，参数“0”表示关闭。

构造要注入的payload

刘老师上课就讲了，Linux下有两种基本构造攻击buf的方法：retaddr+nop+shellcode和nop+shellcode+retaddr。因为retaddr在缓冲区的位置是固定的，所以shellcode要不在它前面，要不就在它后面。
简单一点，意思就是如果缓冲区小，就把shellcode放后边，缓冲区大就把shellcode放前边。
至于我们这个buf呢，它够放这个shellcode了，所以结构为：nops+shellcode+retaddr。
最开始我也很好奇nop到底有什么用，后来得知在无源码调试程序中，可以用NOP将一段功能取消掉，还可以将NOP的代码段改成自己的代码（类似shellcode），用处非常多。在这里，一为是了填充，二是作为“着陆区/滑行区”。返回地址只要落在任何一个nop上，自然会滑到我们的shellcode。
在终端中输入如下指令：
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。特别提醒：最后一个字符千万不能是\x0a。不然下面的操作就做不了了，\x0a代表回车，我们继续往下看。接下来要做的，就是确定\x4\x3\x2\x1到底该填什么。

此时，我们再打开一个终端，并输入如下指令。注意输入完指令后，先不要急着按回车键！！！切记！！！不然后面调试进程的时候会出错误！！

再开另外一个终端，用gdb来调试20145326cxy_shellcode这个进程。
如图的标记，我找到了20145326cxy_shellcode的进程号是2989。“ps -ef | grep 20145326cxy_shellcode”命令意为查找与20145326cxy_shellcode有关的进程，并用-ef格式显示出来。然后启动gdb调试这个进程，通过设置断点，来查看注入buf的内存地址； GDB可以对正在执行的程序进行调度，它允许开发人员中断程序并查看其状态，之后还能让这个程序正常地继续执行，我们通常使用“attach”命令来实现这个功能；使用“ disassemble foo”可以反汇编一段内存地址，使我们更直观的观察程序运行。指令“c”代表继续执行被调试的程序，直至下一个断点或程序结束，是Continue的简写；如图，我们应该断在ret指令那儿。ret完，就跳到我们覆盖的retaddr那个地方了。

于是在0x080484ae那儿设置断点。使用“break *0x080484ae”，此时再在之前“cat...”那个终端按下回车。

如果之前“cat...”那会儿就敲了回车键，那么在找进程号的时候会出错，attach的时候也会报错，不信可以自己试试。

关于分析，老师给的实验指导里写得很清楚，我就简单说一下。就是结合地址来具体分析，然后找到shellcode代码，shellcode代码起始地址为0xffffd2fc，所以我们将返回地址改为0xffffd300。
后来发现这是个坑啊！！！可以，很愉快。于是又经过一阵子的gdb调试找问题。最后发现可能是代码也在堆栈上，当前栈顶也在这，一push就把指令自己给覆盖了。原来如此！不过没关系，离成功不远了！

Try again

结构为：anything+retaddr+nops+shellcode。

在最开始的gdb调试中，明明就已经看到了0x01020304，这就是返回地址的位置，shellcode就挨着的呀，所以地址不就是0xffffd31c加上4个字节等于0xffffd320么！！！于是做如下修改！

Finally，we succeed~！悄悄告诉你们，我因为一个小错误，结果一直出不来,一个晚上都没解决！觉都没睡好!还好我 never give up，第二天重新来过，终于成功了。这个小错误是什么呢？就是我在替换\x4\x3\x2\x1的时候，写成了\00\d3\ff\ff。把十六进制的标识“x”忘了！！！所以呀，细节决定成败!!!希望大家不要犯和我一样的错误！

Return-to-libc攻击深入

基础知识

缓冲区溢出的常用攻击方法是用 shellcode 的地址来覆盖漏洞程序的返回地址，使得漏洞程序去执行存放在栈中的 shellcode。为了阻止这种类型的攻击，一些操作系统使得系统管理员具有使栈不可执行的能力。这样的话，一旦程序执行存放在栈中的 shellcode 就会崩溃，从而阻止了攻击。
现在存在一种缓冲区溢出的变体攻击，叫做 return-to-libc 攻击。这种攻击不需要一个栈可以执行，甚至不需要一个 shellcode。取而代之的是我们让漏洞程序调转到现存的代码来实现我们的攻击。攻击者在实施攻击时仍然可以用恶意代码的地址（比如 libc 库中的 system（）函数等）来覆盖程序函数调用的返回地址，并传递重新设定好的参数使其能够按攻击者的期望运行。这就是为什么攻击者会采用return-into-libc的方式，并使用程序提供的库函数。这种攻击方式在实现攻击的同时，也避开了数据执行保护策略中对攻击代码的注入和执行进行的防护。

实践过程

输入如下命令，安装一些用于编译32位C程序的东西。（因为这一步忘了截图，所以用的是老师的图~）

输入命令“linux32”进入 32 位 linux 环境。输入“/bin/bash”使用 bash。
Ubuntu 和其他一些 Linux 系统中，使用地址空间随机化来随机堆和栈的初始地址，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。因此本次实验中，我们要关闭这一功能。
linux 系统中，/bin/sh 实际是指向/bin/bash 或/bin/dash 的一个符号链接。为了重现这一防护措施被实现之前的情形，我们使用另一个 shell 程序（zsh）代替/bin/bash。

把以下代码（漏洞程序）保存为“retlib.c”文件，保存到 /tmp 目录下。代码如下：

编译该程序，并设置 SET-UID，命令如下。“gcc -z execstack -o test test.c” 表示栈可执行；"gcc -z noexecstack -o test test.c"表示栈不可执行。GCC 编译器有一种栈保护机制来阻止缓冲区溢出，所以我们在编译代码时需要用 “–fno-stack-protector” 关闭这种机制。

我们还需要用到一个读取环境变量的程序，再编译一下。

把以下代码（攻击程序）保存为“exploit.c”文件，保存到 /tmp 目录下。代码如下。

代码中“0x11111111”、“0x22222222”、“0x33333333”分别是 BIN_SH、system、exit 的地址。
需要我们接下来获取。用刚才的 getenvaddr 程序获得 BIN_SH 地址。

gdb 获得 system 和 exit 地址。

修改 exploit.c 文件。

删除刚才调试编译的 exploit 程序和 badfile 文件，重新编译修改后的 exploit.c，然后先运行攻击程序 exploit，再运行漏洞程序 retlib，可见攻击成功，获得了 root 权限！！！！！成功了！！！

举一反三

将/bin/sh 重新指向/bin/bash（或/bin/dash），观察能否攻击成功，能否获得 root 权限。

之前的实践做出来后，因为太兴奋，直接关掉了虚拟机，没发现还有后面的练习。很尴尬，于是我重新打开了虚拟机，又从头开始做了一遍，边做边深入理解。
我突然发现之前在Return-to-libc中实践的时候，没有注明自己的学号，太大意了！不过没关系，人生豪迈，不过从头再来。这一遍我得注明学号了！！！以免盗图！！！我还是很有版权意识~~~
好了，言归正传。
首先，我们将/bin/sh重新指向/bin/bash。结果发现无法获取root权限，因为bash内置了权限降低的机制；如果我们要想在/bin/sh指向/bin/bash时获取root权限，那我们就要想办法在调用/bin/bash之前提升正在运行的进程的Set-UID至root权限，Linux下有一个setuid()函数，它很有用。
对于setuid()，它可以用来重新设置执行目前进程的用户识别码，不过，要让此函数有作用，其有效的用户识别码必须为0(root)。在调用系统函数system(“/bin/sh”)之前，我们可以先调用系统函数setuid(0)来提升权限。在bof的返回地址处（&buf[24]）写入setuid()的地址，setuid的地址同样可以通过gdb来获得。