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[技术专题]软件漏洞分析入门_2_初级栈溢出A_初识数组越界
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2007-12-13 10:27
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2_初级栈溢出_A
To be the apostrophe which changed “Impossible” into “I’m possible”
—— failwest
今夜月明星稀
本想来点大道理申明下研究思路啥的，看到大家的热情期待，稍微调整一下讲课的顺序。从今天开始，将用3～4次给大家做一下栈溢出的扫盲。
栈溢出的文章网上还是有不少的（其实优秀的也就两三篇），原理也不难，读过基本上就能够明白是怎么回事。本次讲解将主要集中在动手调试方面，更加着重实践。
经过这3～4次的栈溢出扫盲，我们的目标是：
领会栈溢出攻击的基本原理
能够动手调试简易的栈溢出漏洞程序，并能够利用漏洞执行任意代码（最简易的shellcode）
最主要的目的其实是激发大家的学习兴趣——寡人求学若干年，深知没有兴趣是决计没有办法学出名堂来的。
本节课的基本功要求是：会C语言就行（大概能编水仙花数的水平）
我会尽量用最最傻瓜的文字来阐述这些内存中的二进制概念。为了避免一开始涉及太多枯燥的基础知识让您失去了兴趣，我并不提倡从汇编和寄存器开始，也不想用函数和栈开头。我准备用一个自己设计的小例子开始讲解，之后我会以这个例子为基础，逐步加码，让它变得越来越像真实的漏洞攻击。
您需要的就是每天晚上看一篇帖子，然后用十分钟时间照猫画虎的在编译器里把例子跟着走一遍，坚持一个星期之后您就会发现世界真奇妙了。
不懂汇编不是拒绝这门迷人技术的理由——今天的课程就不涉及汇编——并且以后遇到会随时讲解滴
所以如果你懂C语言的话，不许不学，不许说学不会，也不许说难，哈哈
开场白多说了几句，下面是正题。今天我们来一起研究一段暴简单无比的C语言小程序，看看编程中如果不小心出现数组越界将会出现哪些问题，直到这个单元结束您能够用这些数组越界漏洞控制远程主机。
#include <stdio.h>
#define PASSWORD "1234567"
int verify_password (char *password)
{
int authenticated;
char buffer[8]; // add local buff to be overflowed
authenticated=strcmp(password,PASSWORD);
strcpy(buffer,password); //over flowed here!
return authenticated;
}
main()
{
int valid_flag=0;
char password[1024];
while(1)
{
printf("please input password: ");
scanf("%s",password);
valid_flag = verify_password(password);
if(valid_flag)
{
printf("incorrect password!\n\n");
}
else
{
printf("Congratulation! You have passed the verification!\n");
break;
}
}
}
对于这几行乱简单无比的程序，我还是稍作解释。
程序运行后将提示输入密码
用户输入的密码将被程序与宏定义中的“1234567”比较
密码错误，提示验证错误，并提示用户重新输入
密码正确，提示正确，程序退出（真够傻瓜的语言）
所谓的漏洞在于verify_password（）函数中的strcpy(buffer,password)调用。
由于程序将把用户输入的字符串原封不动的复制到verify_password函数的局部数组char buffer[8]中，但用户的字符串可能大于8个字符。当用户输入大于8个字符的缓冲区尺寸时，缓冲区就会被撑暴——即所谓的缓冲区溢出漏洞。
缓冲区给撑暴了又怎么样？大不了程序崩溃么，有什么了不起！
此话不然，如果只是导致程序崩溃就不用我在这里浪费大家时间了。根据缓冲区溢出发生的具体情况，巧妙的填充缓冲区不但可以避免崩溃，还能影响到程序的执行流程，甚至让程序去执行缓冲区里的代码。
今天我们先玩一个最简单的。函数verify_password（）里边申请了两个局部变量
int authenticated;
char buffer[8];
当verify_password被调用时，系统会给它分配一片连续的内存空间，这两个变量就分布在那里（实际上就叫函数栈帧，我们后面会详细讲解），如下图
变量和变量紧紧的挨着。为什么紧挨着？当然不是他俩关系好，省空间啊，好傻瓜的问题，笑：）
用户输入的字符串将拷贝进buffer[8]，从示意图中可以看到，如果我们输入的字符超过7个（注意有串截断符也算一个），那么超出的部分将破坏掉与它紧邻着的authenticated变量的内容！
在复习一下程序，authenticated变量实际上是一个标志变量，其值将决定着程序进入错误重输的流程（非0）还是密码正确的流程（0）。
下面是比较有趣的部分：
当密码不是宏定义的1234567时，字符串比较将返回1或-1（这里只讨论1，结尾的时候会谈下-1的情况）
由于intel是所谓的大顶机，其实就是内存中的数据按照4字节（DWORD）逆序存储，所以authenticated为1时，内存中存的是0x01000000
如果我们输入包含8个字符的错误密码，如“qqqqqqqq”，那么字符串截断符0x00将写入authenticated变量
这溢出数组的一个字节0x00将恰好把逆序存放的authenticated变量改为0x00000000。
函数返回，main函数中一看authenticated是0，就会欢天喜地的告诉你，oh yeah 密码正确！这样，我们就用错误的密码得到了正确密码的运行效果
下面用5分钟实验一下这里的分析吧。将代码用VC6.0编译链接，生成可执行文件。注意，是VC6.0或者更早的编译器，不是7.0，不是8.0，不是.net，不是VS2003，不是VS2005。为什么，其实不是高级的编译器不能搞，是比较难搞，它们有特殊的GS编译选项，为了不给咱们扫盲班增加负担，所以暂时飘过，用6.0！
按照程序的设计思路，只有输入了正确的密码”1234567”之后才能通过验证。程序运行情况如下：
要是输入几十个字符的长串，应该会崩溃。多少个字符会崩溃？为什么？卖个关子，下节课慢慢讲。现在来个8个字符的密码试下：
注意为什么01234567不行？因为字符串大小的比较是按字典序来的，所以这个串小于“1234567”，authenticated的值是-1，在内存里将按照补码存负数，所以实际村的不是0x01000000而是0xffffffff。那么字符串截断后符0x00淹没后，变成0x00ffffff，还是非0，所以没有进入正确分支。
总结一下，由于编程的粗心，有可能造成程序中出现缓冲区溢出的缺陷。
这种缺陷大多数情况下会导致崩溃，但是结合内存中的具体情况，如果精心构造缓冲区的话，是有可能让程序作出设计人员根本意向不到的事情的
本节只是用一个字节淹没了邻接变量，导致了程序进入密码正确的处理流程，使设计的验证功能失效。
其实作为cracker，大家可能会说这有什么难的，我可以说出一堆方法做到这一点：
直接查看PE，找出宏定义中的密码值，得到正确密码
反汇编PE，找到爆破点,JZ JNZ的或者TEST EAX,EAX变XOR EAX,EAX的在分支处改它一个字节
……
但是今天介绍的这种方法与crack的方法有一个非常重要的区别，非常非常重要～～
就是～～～我们是在程序允许的情况下，用合法的输入数据（对于程序来说）得到了非法的执行效果（对于程序员来说）——这是hack与crack之间的一个重要区别，因为大多数情况下hack是没有办法直接修改PE的，他们只能通过影响输入来影响程序的流程，这将使hack受到很多限制，从某种程度上讲也更加困难。这个区别将在后面几讲中得到深化，并被我不断强调。
好了，今天的扫盲课程暂时结束，作为栈溢出的开场白，希望这个自制的漏洞程序能够给您带来一点点帮助。
顺便预告一下下一讲的内容：
初级溢出B：将讲述函数调用时怎样和系统栈配合的，然后在本讲的基础上淹没栈帧寄存器，直接改变程序流程
初级溢出C：手把手的教你写一段超简单的shellcode（可执行的机器代码），并把这段代码做为密码输入，最后引导程序跳去执行这段代码
下次再见：）
To be the apostrophe which changed “Impossible” into “I’m possible”
—— failwest
今夜月明星稀
本想来点大道理申明下研究思路啥的，看到大家的热情期待，稍微调整一下讲课的顺序。从今天开始，将用3～4次给大家做一下栈溢出的扫盲。
栈溢出的文章网上还是有不少的（其实优秀的也就两三篇），原理也不难，读过基本上就能够明白是怎么回事。本次讲解将主要集中在动手调试方面，更加着重实践。
经过这3～4次的栈溢出扫盲，我们的目标是：
领会栈溢出攻击的基本原理
能够动手调试简易的栈溢出漏洞程序，并能够利用漏洞执行任意代码（最简易的shellcode）
最主要的目的其实是激发大家的学习兴趣——寡人求学若干年，深知没有兴趣是决计没有办法学出名堂来的。
本节课的基本功要求是：会C语言就行（大概能编水仙花数的水平）
我会尽量用最最傻瓜的文字来阐述这些内存中的二进制概念。为了避免一开始涉及太多枯燥的基础知识让您失去了兴趣，我并不提倡从汇编和寄存器开始，也不想用函数和栈开头。我准备用一个自己设计的小例子开始讲解，之后我会以这个例子为基础，逐步加码，让它变得越来越像真实的漏洞攻击。
您需要的就是每天晚上看一篇帖子，然后用十分钟时间照猫画虎的在编译器里把例子跟着走一遍，坚持一个星期之后您就会发现世界真奇妙了。
不懂汇编不是拒绝这门迷人技术的理由——今天的课程就不涉及汇编——并且以后遇到会随时讲解滴
所以如果你懂C语言的话，不许不学，不许说学不会，也不许说难，哈哈
开场白多说了几句，下面是正题。今天我们来一起研究一段暴简单无比的C语言小程序，看看编程中如果不小心出现数组越界将会出现哪些问题，直到这个单元结束您能够用这些数组越界漏洞控制远程主机。
#include <stdio.h>
#define PASSWORD "1234567"
int verify_password (char *password)
{
int authenticated;
char buffer[8]; // add local buff to be overflowed
authenticated=strcmp(password,PASSWORD);
strcpy(buffer,password); //over flowed here!
return authenticated;
}
main()
{
int valid_flag=0;
char password[1024];
while(1)
{
printf("please input password: ");
scanf("%s",password);
valid_flag = verify_password(password);
if(valid_flag)
{
printf("incorrect password!\n\n");
}
else
{
printf("Congratulation! You have passed the verification!\n");
break;
}
}
}
对于这几行乱简单无比的程序，我还是稍作解释。
程序运行后将提示输入密码
用户输入的密码将被程序与宏定义中的“1234567”比较
密码错误，提示验证错误，并提示用户重新输入
密码正确，提示正确，程序退出（真够傻瓜的语言）
所谓的漏洞在于verify_password（）函数中的strcpy(buffer,password)调用。
由于程序将把用户输入的字符串原封不动的复制到verify_password函数的局部数组char buffer[8]中，但用户的字符串可能大于8个字符。当用户输入大于8个字符的缓冲区尺寸时，缓冲区就会被撑暴——即所谓的缓冲区溢出漏洞。
缓冲区给撑暴了又怎么样？大不了程序崩溃么，有什么了不起！
此话不然，如果只是导致程序崩溃就不用我在这里浪费大家时间了。根据缓冲区溢出发生的具体情况，巧妙的填充缓冲区不但可以避免崩溃，还能影响到程序的执行流程，甚至让程序去执行缓冲区里的代码。
今天我们先玩一个最简单的。函数verify_password（）里边申请了两个局部变量
int authenticated;
char buffer[8];
当verify_password被调用时，系统会给它分配一片连续的内存空间，这两个变量就分布在那里（实际上就叫函数栈帧，我们后面会详细讲解），如下图
变量和变量紧紧的挨着。为什么紧挨着？当然不是他俩关系好，省空间啊，好傻瓜的问题，笑：）
用户输入的字符串将拷贝进buffer[8]，从示意图中可以看到，如果我们输入的字符超过7个（注意有串截断符也算一个），那么超出的部分将破坏掉与它紧邻着的authenticated变量的内容！
在复习一下程序，authenticated变量实际上是一个标志变量，其值将决定着程序进入错误重输的流程（非0）还是密码正确的流程（0）。
下面是比较有趣的部分：
当密码不是宏定义的1234567时，字符串比较将返回1或-1（这里只讨论1，结尾的时候会谈下-1的情况）
由于intel是所谓的大顶机，其实就是内存中的数据按照4字节（DWORD）逆序存储，所以authenticated为1时，内存中存的是0x01000000
如果我们输入包含8个字符的错误密码，如“qqqqqqqq”，那么字符串截断符0x00将写入authenticated变量
这溢出数组的一个字节0x00将恰好把逆序存放的authenticated变量改为0x00000000。
函数返回，main函数中一看authenticated是0，就会欢天喜地的告诉你，oh yeah 密码正确！这样，我们就用错误的密码得到了正确密码的运行效果
下面用5分钟实验一下这里的分析吧。将代码用VC6.0编译链接，生成可执行文件。注意，是VC6.0或者更早的编译器，不是7.0，不是8.0，不是.net，不是VS2003，不是VS2005。为什么，其实不是高级的编译器不能搞，是比较难搞，它们有特殊的GS编译选项，为了不给咱们扫盲班增加负担，所以暂时飘过，用6.0！
按照程序的设计思路，只有输入了正确的密码”1234567”之后才能通过验证。程序运行情况如下：
要是输入几十个字符的长串，应该会崩溃。多少个字符会崩溃？为什么？卖个关子，下节课慢慢讲。现在来个8个字符的密码试下：
注意为什么01234567不行？因为字符串大小的比较是按字典序来的，所以这个串小于“1234567”，authenticated的值是-1，在内存里将按照补码存负数，所以实际村的不是0x01000000而是0xffffffff。那么字符串截断后符0x00淹没后，变成0x00ffffff，还是非0，所以没有进入正确分支。
总结一下，由于编程的粗心，有可能造成程序中出现缓冲区溢出的缺陷。
这种缺陷大多数情况下会导致崩溃，但是结合内存中的具体情况，如果精心构造缓冲区的话，是有可能让程序作出设计人员根本意向不到的事情的
本节只是用一个字节淹没了邻接变量，导致了程序进入密码正确的处理流程，使设计的验证功能失效。
其实作为cracker，大家可能会说这有什么难的，我可以说出一堆方法做到这一点：
直接查看PE，找出宏定义中的密码值，得到正确密码
反汇编PE，找到爆破点,JZ JNZ的或者TEST EAX,EAX变XOR EAX,EAX的在分支处改它一个字节
……
但是今天介绍的这种方法与crack的方法有一个非常重要的区别，非常非常重要～～
就是～～～我们是在程序允许的情况下，用合法的输入数据（对于程序来说）得到了非法的执行效果（对于程序员来说）——这是hack与crack之间的一个重要区别，因为大多数情况下hack是没有办法直接修改PE的，他们只能通过影响输入来影响程序的流程，这将使hack受到很多限制，从某种程度上讲也更加困难。这个区别将在后面几讲中得到深化，并被我不断强调。
好了，今天的扫盲课程暂时结束，作为栈溢出的开场白，希望这个自制的漏洞程序能够给您带来一点点帮助。
顺便预告一下下一讲的内容：
初级溢出B：将讲述函数调用时怎样和系统栈配合的，然后在本讲的基础上淹没栈帧寄存器，直接改变程序流程
初级溢出C：手把手的教你写一段超简单的shellcode（可执行的机器代码），并把这段代码做为密码输入，最后引导程序跳去执行这段代码
下次再见：）
[培训]二进制漏洞攻防（第3期）；满10人开班；模糊测试与工具使用二次开发；网络协议漏洞挖掘；Linux内核漏洞挖掘与利用；AOSP漏洞挖掘与利用；代码审计。
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