Segurança e auditoria de sistemas

1. Segurança e auditoria de sistemas Carlos Oberdan Rolim Ciência da Computação Sistemas de Informação

2. Exploiting Buffer Overflow

3. Estatísticas • 40% dos sites comprometidos usam senhas fracas. • 35% devido a exploits de buffer overflow. • 10% devido a descuidos administrativs • 8% devido a helicópteros pretos • 2.600% a IP spoofing.

4. Popularidade do buffer overflow • Pesquisar na web por “buffer overflow exploit”. • Verificar sites como alt.2600, rootshell.com, antionline.com – pode ser encontradas longas listas de exploits baseadas em buffer overflow. • Até mesmo a versão original do ssh tinha um problema com buffer!

5. Exemplos • (In)famous: Morris worm (1988) • gets() in fingerd • Code Red (2001) • MS IIS .ida vulnerability • Blaster (2003) • MS DCOM RPC vulnerability • Mplayer URL heap allocation (2004) % mplayer http://`perl –e ‘print “\””x1024;’`

6. O problema void foo(char *s) { char buf[10]; strcpy(buf,s); printf(“buf is %s\n”,s); } … foo(“thisstringistolongforfoo”);

7. Conceito de Buffer Overflow • O principio de explorar o buffer overflow é sobrescrever partes da memoria que supostamente nao poderia ser sobreescritas com codigos arbitrarios fazendo o processo executar esse codigo

8. Exploitation • A idéia geral é fornecer ao programa (servidores) strings grandes que vão estourar o buffer. • Para servidres com códigos problemáticos é fácil derrubar o código. • As vezes é possível fazer o servidor fazer qualquer coisa (!!!) ao invés de derrubá-lo.

9. Conhecimento necessário • Funções C e pilha (stack) • Um pouco de conhecimento em linguagem assembly. • Saber como as chamadas de sistema são efetuadas (em nível de máquina). • exec() system calls • Como “adivinhar” alguns parâmetros.

10. Dependência de CPU/OS • Construir um exploit requerer alguns conhecimentos específicos do sistema operacional alvo e da arquitetura usada. • Apesar de poucas diferenças o conceito é o mesmo

11. Chamada em C e a pilha • Quando uma chamada a uma função é feita o When a function call is made, the return address is put on the stack. • Often the values of parameters are put on the stack. • Usually the function saves the stack frame pointer (on the stack). • Local variables are on the stack.

12. Direção da pilha • Em sistemas Linux (x86) a pilha cresce dos endereços mais altos para os mais baixos • Colocar algo na pilha conduz ela em direção ao endreço 0.

13. Buffer na pilha • Imagine um servidor web com a seguinte função: void func(char *str) { char buf[126]; strcpy(buf,str); } • Quando essa função é invocada um novo frame com variáveis locais é colocado na pilha Aloca buffer local (126 bytes reservados na pilha) Copia o argumento no buffer local Stack grows this way buf sfp ret addr str Top of stack Frame of the calling function Local variables Pointer to previous frame Execute code at this address after func() finishes Arguments

14. E se o buffer for sobreescrito ?? • Ponteiro de memória para str é copiado na pilha… void func(char *str) { char buf[126]; strcpy(buf,str); } • Se uma string maior que 126 bytes é copiada no buffer, ela vai sobrescresver as posições adjacentes da pilha strcpy NÃO verifica se a string em *str contém mais que 126 caracteres str buf overflow Top of stack Frame of the calling function Isto sera interpretado como o endereço de retorno!

15. Executando o código • Imagine que o buffer contém uma string com código malicioso • Se por exemplo, *str contém uma string recebida via rede como entrada de algum serviço • Quando a função termina, o código nobuffer vai ser executado fornecendo uma shell ao atacanteRoot shell se o programa exploitado rodar como setuid root ret str Top of stack code Frame of the calling function Nessa área, um ponteiro apontando de volta para o buffer aparece onde o sistema esperava pelo retorno de endereço Atacante coloca instruçòes assembly nessa string de entrada, exemplo Código binário de execve(“/bin/sh”)

16. “Smashing the Stack”* • A idéia é encher o buffer para ele sobrescrever o endereço de retorno. • Quando uma função termina ela vai para um endereço na pilha. • Nós colocamos algum código no buffer e apontamos o endereço de retorno para ele! *taken from the title of an article in Phrack 49-7

17. void foo(char *s) { char buf[100]; strcpy(buf,s); … Antes e depois address of s address of s return-address pointer to pgm Small Program saved sp buf

18. Observações • Como nós sabemos para onde o ponteiro deve apontar (novo endereço de retorno) • É o endereço do buffer, mas como nós vamos saber onde é esse endereço? • Como nós contruimos o “small program” e colocamos ele em uma string ?

19. Adivinhando o endereço • Geralmente o código fonte é necessário para estimar o endereço de retorno e o endereço do buffer. • Uma estimativa geralmente é o suficiente!

20. Construindo o “small program” • Tipicamente o exploit coloca no buffer um exec(). • Outras vezes altera senhas, outras arquivos, outras abre portas….

21. exec() • In Unix, the way to run a new program is with the exec() system call. • There is actually a family of exec() system calls… • This doesn't create a new process, it changes the current process to a new program. • To create a new process you need something else ( fork() ).

22. Exemplo exec() #include <stdio.h> char *args[] = {"/bin/ls", NULL}; void execls(void) { execv("/bin/ls",args); printf(“I’m not printed\n"); }

23. Gerando uma string • Pega-se o código desejado (exemplo do slide anterior) e gera linguagem de máquina. • Copia-se os valores indiduais dos bytes e constroi-se uma string. • Um exemplo simples requerer menos de 100 bytes.

24. Exemplo de programa/string • Exemplo de um exec() com /bin/ls: exec(‘/bin/ls’) unsigned char cde[] = "\xeb\x1f\x5e\x89\x76\x08\x31\xc0” “\x88\x46\x07\x89\x46\x0c\xb0\x0b" "\x89\xf3\x8d\x4e\x08\x8d\x56\x0c” “\xcd\x80\x31\xdb\x89\xd8\x40\xcd" "\x80\xe8\xdc\xff\xff\xff/bin/ls";

25. Algumas considerações importantes • O “small program” deve rodar em qualquer posição da memória não sendo dependente de uma posição • Ele não pode ser grande ou então colocaremos o programa e o novo endereço de retorno na pilha

26. Sample Overflow Program unsigned char cde[] = "\xeb\x1f\… void tst(void) { int *ret; ret = (int *)&ret+2; // pointer arith! (*ret) = (int) cde; //change ret addr } int main(void) { printf("Running tst\n"); tst(); printf("foo returned\n"); }

27. Atacando um programa • Relembrando: a idéia é fornecer ao servidor uma string grande capaz de estourar o tamanho do buffer. • Esta string estoura o buffer e sobreescreve o endereco de retorno na pilha. • Assumindo que nos colocamos o nosso “small program” em uma string nós precisamos saber seu endereço

28. NOPs • Várias CPUs possuem a No-Operation instruction – ela não faz nada somente avança o ponteiro de instrução. • Usualmente podemos colocar várias NOOP na frente do nosso programa (na string). • Se o novo endereço de retorno apontar para um NOP está OK.

29. Using NOPs Programa real (exec /bin/ls ou outra coisa) Novo endereço de retorno Pode apontar para qualquer lugar aqui Instruções nop

30. Estimando o tamanho da pilha • Pode ser adivinhado a localização do endereço de retorno relativo ao buffer estourado. • Colocar ele em vários novos endereços de retorno!

31. Estimando a localização Novo endereço de retorno Novo endereço de retorno Novo endereço de retorno Novo endereço de retorno Novo endereço de retorno Novo endereço de retorno Program real Instruções nop

32. vulnerable.c void foo( char *s ) { char name[200]; strcpy(name,s); printf("Name is %s\n",name); } int main(void) { char buf[2000]; read(0,buf,2000); foo(buf); }

33. genpgm.c • genpgm.c foi construido para estourar o buffer do programa vulnerable.c • Ele permite ao usuário acrescer um deslocamento para um endereço fixo imaginado (“xute”) que seja o endereço de retorno da pilha. • Ele escreve (para stdout) uma string contendo vários endereços de retorno e um programa que executa um : exec /bin/ls.

34. Testando • ./genpgm 16 | ./vulnerable • Seja ambicioso!!!! Troque a saída do programa genpgm para exec /bin/sh! • (./genpgm; cat) | ./vulnerable

35. Maiores informações • Leitura obrigatória Smashing the Stack for Fun and Profit • Recomendado Exploiting Format String Vulnerabilities • Recomendado Blended Attacks by Chien and Szor para entender melhor buffer overflows e como eles são usados em worms internet • Opcional: The Tao of Windows Buffer Overflow by DilDog (Cult of the Dead Cow)