20145221《网络对抗》PC平台逆向破解

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。

实践要求

掌握NOP, JNE, JE, JMP, CMP汇编指令的机器码（1分）
掌握反汇编与十六进制编程器 (1分)
能正确修改机器指令改变程序执行流程（1分）
能正确构造payload进行bof攻击（2分）
Optional:进阶，shellcode编程与注入

实践两种方法

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。
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。

其实我们还可以做的更多，比如说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。

策略1：直接修改程序机器指令，改变程序执行流程

反汇编，了解程序的基本功能

键入指令：objdump -d 20145221 | more
找到该程序的关键函数（暂不考虑其余库函数），如下图
根据上图易知，程序通过main函数入口开始执行代码，然后main函数会调用foo函数（功能为：将用户输入的字符回显在屏幕上），其中还有一个没有调用的getshell函数（功能为：打开一个可用Shell），显然如果程序正常执行，是不会运行getshell函数部分的，而我们就是要通过修改程序机器指令，达到改变程序执行流程的目的。

直接修改机器码

所以，最基本的思路就是让main函数不再调用foo函数，转而调用getshell函数。观察如下代码：


root@KaliYL:~#  objdump -d pwn1 | more

0804847d <getShell>:
 804847d:	55                   	push   %ebp
 ...
08048491 <foo>:
 8048491:	55                   	push   %ebp
 ...
080484af <main>:
 ...
 80484b5:	e8 d7 ff ff ff       	call   8048491 <foo> 
 80484ba:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
 ...

首先我们要找到call指令机器码与汇编代码的关系如下：0x80484ba + 0xd7ffffff = 0x8048491，其中机器码e8表示call
将上述计算式抽象出来可得：call机器码 = 跳转地址 - call指令的下一个eip
由此我们计算调用getshell函数的机器码为：e8 c3 ff ff ff
接下来我们只需要修改机器码即可：
- Step1：vi 20145221，用vim编辑器查看可执行文件20145221；
- Step2：%! xxd，进入vi编辑模式后，发现乱码，键入前述指令查看其16进制表示；
- Step3：/e8 d7，查询需要改动的机器码的位置，锁定后，按i进入文本编辑模式，将其改为e8 c3
- Step4：%! xxd -r，退出16进制模式（注意：此处如果直接以16进制形式保存退出，运行该文件会报错）
- Step5：:wq!，保存并退出。
此时，我们可以再用反汇编指令查看其机器码，不难发现此时已经改变了原代码。
退出到终端，执行指令：./20145221，结果如下：

策略2：通过构造输入参数，造成BOF攻击，改变程序执行流

反汇编，了解程序的基本功能

同上，不赘述。

确认输入字符串哪几个字符会覆盖到返回地址

通过观察foo函数的汇编代码，不难发现其存在BOF漏洞，那我们需要输入多少字符才会造成BOF呢？在此，我们采用每个字节的进行输入，观察程序什么时候崩溃。
经试发现，当输入达到28字节产生溢出Segmentation fault。
现在能明确该程序有BOF了，接下来我们接着往后输入，观察什么时候可以覆盖其返回地址，让程序调用完foo函数后走向getshell函数，就能达到目的了。在此，我们使用用GDB调试工具。

GDB调试，确认用什么值来覆盖返回地址

gdb 20145221，进入调试，并输入一串可让其溢出的字符；
info r，查看溢出时寄存器状态如下：
不难发现，此时“1234”覆盖了其新的eip，所以我们只需要将getshell的内存地址替换这4个字符，就可以达到程序向getshell函数转移的目的。
构造一串特殊的输入，由于getShell的内存地址是0x0804847d，而其对应的ASCII没有字符，所以我们通过一个简单的perl脚本语言来构造输入值。
- perl -e 'print "12345678123456781234567812345678x7dx84x04x08x0a"' > input
- 注意：kali系统采用的是大端法，所以构造内存地址时注意顺序，末尾的a表示回车换行。
(cat input; cat) | ./20145221，将input文件作为输入，结果如下：

实践总结

本次实践是我第一次体会到BOF攻击的效果，之前都是理论的学习，知道有这么一个漏洞，但缺少实践的训练。此次通过特殊构造的“20145221”文件，利用2种不同的方法，达到了获取shell的目的，还是很有趣的。
但老师结束时也提到，这个只是简单的训练，真正的BOF是结合了shellcode编程与注入，这一点还有待加强，需要继续努力学习。