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漏洞挖掘、漏洞利用
常见二进制安全漏洞
栈溢出
栈介绍
栈是一种典型的后进先出 (Last in First Out) 的数据结构，其操作主要有压栈 (push) 与出栈 (pop) 两种操作，如下图所示（维基百科）。两种操作都操作栈顶，当然，它也有栈底。
高级语言在运行时都会被转换为汇编程序，在汇编程序运行过程中，充分利用了栈这一数据结构。每个程序在运行时都有虚拟地址空间，其中某一部分就是该程序对应的栈，用于保存函数调用信息和局部变量。此外，常见的操作也是压栈与出栈。需要注意的是，程序的栈是从进程地址空间的高地址向低地址增长的。
栈溢出基本原理
以最基本的 C 语言为例，C 语言的函数局部变量就保存在栈中。
#include<stdio.h>
int main()
{
char ch[8]={0};
char ch2[8]={0};
printf("ch: %p, ch2: %p",ch,ch2);
}
对于如上程序，运行后可以发现ch和a的地址相差不大 (a和ch的顺序不一定固定为a在前ch在后)：
可以发现ch和ch2刚好差8个字节，也就是ch的长度。
ch只有8个字节，那么如果我们向ch中写入超过8个字节的数据呢？很显然，会从ch处发生溢出，写入到ch2的空间中，覆盖ch2的内容。
#include<stdio.h>
int main()
{
char ch[8]={0};
char ch2[8]={0};
scanf("%s",ch);
printf("ch: %s, ch2: %s",ch,ch2);
}
这就是栈溢出的基本原理。
栈溢出的基本利用
0x0
对于以上程序，“栈溢出”带来的后果仅仅是修改了局部变量的值，会造成一些程序的逻辑错误：
#include<stdio.h>
int main()
{
char input[20];
char password[]="vidar-team";
scanf("%s",input);
if(!strcmp(password,input))
{
printf("login success!");
}
else
{
printf("password is wrong!");
}
return 0;
}
如上代码所示，如果我们想办法通过向 input 中输入过长的字符串覆盖掉 password 的内容，我们就可以实现任意 password“登录”。
那么能不能有一些更劲爆的手段呢？
以下内容涉及 x86 汇编语言知识
在 C 语言编译之后，通常会产生汇编语言，汇编语言的字节码可以直接在物理 CPU 上运行。而 C 语言函数调用会被编译为如下形式：
#include<stdio.h>
int add(int a,int b)
{
return a+b;
}
int main()
{
int a,b;
scanf("%d %d",&a,&b);
printf("%d",add(a,b));
return 0;
}
add:
endbr64
push rbp
mov rbp, rsp
mov [rbp+var_4], edi
mov [rbp+var_8], esi
mov edx, [rbp+var_4]
mov eax, [rbp+var_8]
add eax, edx
pop rbp
retn
main:
endbr64
push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 10h
mov rax, fs:28h
mov [rbp+var_8], rax
xor eax, eax
lea rdx, [rbp+var_C]
lea rax, [rbp+var_10]
mov rsi, rax
lea rax, format ; "%d %d"
mov rdi, rax ; format
mov eax, 0
call _scanf
mov edx, [rbp+var_C]
mov eax, [rbp+var_10]
mov esi, edx
mov edi, eax
call add
mov esi, eax
lea rax, aD ; "%d"
mov rdi, rax ; format
mov eax, 0
call _printf
mov eax, 0
leave
retn
可以看到其中使用call指令来调用add函数。那么该指令是如何工作的呢？其实call指令相当于push next_loc;jmp loc，通过将call指令下一行汇编的地址压栈的方式，等到函数调用完再取回，从而从call指令的下一行继续执行。由于栈地址从高向低生长，新调用的函数的局部变量生成在返回地址的上方（低地址处），因此如果我们在新函数中使用栈溢出来修改这一返回地址，如果将返回地址修改为某个函数的地址，就可以执行任意函数：
注意该图中，使用 32 位的寄存器（EBP、ESP、EIP），实际原理一样的，并且上方为高地址，下方为低地址
在此给出一道题作为例子：ret2tetx
32 位的程序，我们使用 IDA 来打开该题目，查看反编译代码，可以发现有非常明显的栈溢出：
由于第8行gets函数并没有检查输入的长度和s的长度，我们可以轻易地通过栈溢出来控制main函数的返回地址。而在程序中，存在另外一个函数secure，在该函数中有一个后门system("/bin/sh")，如果我们想办法执行该后门，就可以拿到目标机器的shell，从而控制目标计算机。
由于我们需要将返回地址在标准输入中输入待测程序，而返回地址拆分成小端序的字节后经常无法手动输入到待测程序中，所以此处我们使用pwntools这一python包来方便地进行攻击。
首先查看后门的地址：
接着计算溢出长度，这里我们使用 gdb 来调试程序，图中的 gdb 安装了 pwndbg 插件，该插件在 pwn 调试时比较好用：
将断点打在gets函数前后，可以看到此时esp值为0xffffcd80，ebp值为0xffffce08，在 IDA 中我们又可以看到s相对于esp的偏移为+1C，此时我们即可计算hex(0xffffcd80+0x1c-0xffffce08)=-0x6C，即s相对于ebp的偏移为0x6C，由于在main函数的开头有push ebp的操作，所以将0x6C再加4，即可到达返回地址处：
from pwn import *
sh=process("./pwn")
exp=b'a'*(0x6c+4)
exp+=p32(0x0804863A) # 4 字节的返回地址
sh.sendline(exp)
sh.interactive() # 切换为手动交互模式
0x1
通过上面的学习，我们已经可以知道执行任意函数的办法，但很多情况下，对于攻击者来说，程序中并没有可用的后门函数来达到攻击的目的，因此我们需要一种手段，来让程序执行任意代码（任意汇编代码），这样就可以最高效地进行攻击。ROP（Return Oriented Programming）面向返回编程就是这样的一种技术，在栈溢出的基础上，通过在程序中寻找以 retn 结尾的小片段（gadgets），来改变某些寄存器、栈变量等的值，再结合 Linux 下的系统调用，我们就可以执行需要的任意代码。
ROP 网上已有非常系统的资料，在这里不做过多的叙述，可参考 ctf-wiki: ret2shellcode
格式化字符串
格式化字符串的利用思路来源于printf函数中的%nformat 标签，该标签的作用和%s、%d等不同，是将已打印的字符串的长度返回到该标签对应的变量中。在正常情况下的使用不会出现什么问题：
printf("abcd%n",&num);
//输出abcd,并且num的值为4
但如果在编写代码时忘记 format 字符串：
printf(something_want_print);
此时若攻击者可以自定义该字符串，就可以使用%d、%p、%s等打印栈上数据，或者%n来覆写栈上的数据，如果覆写了返回地址，就可以实现任意代码执行。
char ch[20];
scanf("%s",ch);// 输入 %d%n%n%n%n%n
printf(ch);
漏洞挖掘技术
代码审计
代码审计分人工代码审计和自动化代码审计，人工审计由安全研究人员查看代码来发现漏洞，需要安全研究人员很高的研究经验，投入大量的人力。自动化代码审计目前的发展进度迅速，如由 Vidar-Team 毕业学长 LoRexxar 主导的开源项目 Kunlun-M
以及字节跳动公司开源的 appshark
fuzz
fuzz 是一种自动化测试手段，通过一定的算法生成一定规律的随机的数据输入到程序中，如果程序发生崩溃等异常，即可知道此处可能有漏洞。比较著名的有AFL、AFLplusplus、libfuzzer、honggfuzz等。