Buffer overflow group

Buffer Overflow Group
Bruno Cabral
Thiago Emanuel
Waldson Rodrigues
São Cristovão-SE
09 de Setembro de 2014

Roteiro da apresentação
1. Contexto histórico
2. O que é
3. Como funciona
4. Metasploit Framework
5. Payload
6. Exploit
7. Tipos de ataque baseados em Buffer
Overflow
7.1- Stack
7.2- Heap
7.3- Return to libc
8. O que são shellcodes
9. Ferramentas Preventivas
9.1- Nessus
9.2- Nmap
10. Estudo de Caso
10.1- Nessus
10.2- Invasão utilizando exploit

Contexto Histórico
A documentação mais antiga de Buffer Overflow data de 1988.
Foi uma das muitas vulnerabilidades exploradas pelo Morris
worm para se propagar pela internet.
O programa-alvo foi um serviço Unix, chamado fingerd.
O worm sobrescrevia uma flag autenticada do fingerd para
criar uma nova cópia dele mesmo
O Morris worm ou Internet worm foi um dos primeiros worms distribuídos pela
Internet; trata-se também do primeiro worm a receber atenção da mídia.
Ele foi escrito por Robert Tappan Morris, estudante da Cornell University e para
despistar sua origem, foi disseminado a partir do MIT em 2 de Novembro de
1988. Curiosamente, hoje Robert Morris é professor do MIT.
Disquete contendo o código fonte do worm Morris, no Museu
de Ciências de Boston

Contexto Histórico
Em 1995, Thomas Lopatic redescobriu sozinho o buffer
overflow e publicou seus achados na lista de emails da
Bugtraq.
Um ano depois, Elias Levy (Também conhecido como Aleph
One), publicou na revista Phrack, o artigo “Smashing the
Stack for Fun and Profit” (Arrasando a Pilha por Diversão e
Lucro), uma introdução passo-a-passo para realizar um stack-based
buffer overflow.
Link do artigo: http://pt.slideshare.net/alexeymiasoedov/smashing-the-stack-for-
fun-and-profit

Contexto Histórico
Desde então, pelo menos 2 worms mais conhecidos
exploraram buffer overflows para comprometer um
número grande de sistemas.
Em 2001, o Code Red Worm explorou um buffer overflow
no ISS (Internet Information Services) 5.0 da Microsoft.
- Iniciou um ataque de negação de serviço distribuída
(DDoS) na Casa Branca
GET/default.ida?
NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN
NNNNNNNNNNNNNNNNN
NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN
NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN
NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN%u9090%u6858%
ucbd3%u7801%u9090%u6858%ucb
d3%u7801%u9090%u6858%ucbd3%u7801%u9090%u9090%
u8190%u00c3%u0003%u
8b00%u531b%u53ff%u0078%u0000%u00=a

Contexto Histórico
Em 2003, o worm SQL Slammer colocou em risco máquinas rodando o Microsoft SQL Server 2000.

Contexto Histórico
Hosts infectados do SQL Slammer as 05:29 de 25 de janeiro de 2003

Contexto Histórico
Hosts infectados do SQL Slammer as 06:00 de 25 de janeiro de 2003

Contexto Histórico
Ainda em 2003, buffer overflows em jogos licenciados para o vídeo-game Xbox da Microsoft foram
explorados para permitir que softwares não licenciados rodassem no console sem a necessidade de
modificações no hardware, conhecidas por modchips.
O PS2 Independence Exploit também usou um buffer overflow para conseguir o mesmo efeito para o
video-game Playstation 2 da Sony

O que é?
Buffer Overflows foram entendidos por volta de 1972, quando o Computer Security Technology
Planning Study (documento de planejamento de estudos da USAF) definiu a técnica como o
seguinte:
“Um código realizando tal função não checa os endereços de fonte e destino apropriadamente,
permitindo que partes do monitor sejam superpostas pelo usuário. Isso pode ser usado para injetar
códigos no monitor que irão permitir o usuário a tomar o controle da máquina.”

Antes de tudo...O que é um Buffer?
Em computação, um buffer é uma região temporária da memória onde são guardados
dados para serem transportados de um lugar para o outro.
Uma aplicação freqüente de um buffer é quando dados são capturados de um dispositivo
de entrada (um teclado ou mouse, por exemplo) e enviados à um dispositivo de saída
(monitor,impressora).
E overflow?
O conceito básico de um overflow é um transbordamento, ou seja, um overflow ocorre
quando o volume de determinado objeto ou substância é maior do que a capacidade de
seu compartimento.

Como funciona?
O buffer overflow é um erro de programação que pode
resultar em execução errônea de um programa, acesso
indevido à áreas de memória, terminação do programa ou
uma possível falha de segurança em um sistema.
Tecnicamente falando, um buffer overflow consiste em um
processo de armazenar, em um buffer de tamanho fixo,
dados maiores que o seu tamanho.
Description
The C library function char *strcpy(char *dest, const char *src) copies the string pointed to by src to dest.
Declaration
Following is the declaration for strcpy() function.
char *strcpy(char *dest, const char *src)

Como funciona?
Imagine que um programa declara duas estruturas de dados adjacentes na memória do computador:
um vetor de caracteres de 8 bytes, A, e um inteiro de 2 bytes, B, enche A de zeros e B recebe o número
3, como no seguinte esquema:
A palavra excessivo tem 9 letras,
conseqüentemente, 10 caracteres, pois um
caractere nulo é
concatenado ao final para indicar o fim de uma
string (vetor de caracteres).
Separando a palavra em caracteres seria algo
como: 'e', 'x', 'c', 'e', 's', 's', 'i', 'v', 'o','0', sendo o
'0' o caractere nulo, que consiste em um um byte
zerado.
S abendo que cada caractere ocupa um byte, a string A, então, tem apenas 8 bytes, porém estamos
inserindo 10 bytes, que é um tamanho maior do que A comporta.

Metasploit Framework
É uma avançada plataforma Open Source, concebida especificamente com o objetivo de reforçar e
acelerar o desenvolvimento, ensaio e utilização de exploits.
Pequisa de vulnerabilidade de software.
Possui centenas de exploits, payloads e ferramentas muito avançadas que nos permite testar
vulnerabilidades em muitas plataformas, sistemas operacionais, e servidores.
A primeira versão estável do MSF foi lançada em meados de 2004. Originalmente escrito em Perl,
Assembler e C.

Metasploit Framework
O principal objetivo do MSF é criar um ambiente de pesquisa, desenvolvimento e exploração de
vulnerabilidades de software, fornecendo as ferramentas necessárias para o ciclo completo da pesquisa
que pode ser divido basicamente em:
● Descoberta da vulnerabilidade;
● Análise;
● Desenvolvimento do exploit;
● Teste do exploit;

Payload
- Tecnologia do Meterpreter Payload
● No caso de um exploit, o payload é a parte do código injetada na vítima que vai executar alguma
ação: criar um usuário, iniciar um processo, apagar arquivos, …
● Um dos principais payloads do MSF é o Meterpreter. O Meterpreter tenta ser invisível ao sistema
atacado.

Exploits
● É um programa de computador que gera uma porção de dados e sequencias de comandos que
usufrui de vulnerabilidades de um programa de computador ou sistemas operacionais.
● “Hackers, criam exploits maliciosos com o intuito de demonstrar vulnerabilidades ( bugs) para
ser corrigidas pelos criadores dos sistemas computacionais.
● Crackers criam EXPLOITS maliciosos a fim de ganhar acesso restrito a si próprio com a intenção
de ganhar algum proveito”

Exploits
Como funciona?
● Os exploits quase sempre se aproveitam de uma falha conhecida como buffer overflow (estouro
de buffer). Essa situação possibilita que um código arbitrário seja executado, necessitando
apenas que este seja devidamente posicionado dentro da área de memória do processo.
Como se proteger?
● Antivírus e softwares atualizados, um firewall competente, prudência em suas atividades e com
certa dose de sorte, pois a única maneira de permanecer completamente imune a estes processos
seria isolar seu computador por completo.

Tipos de ataques baseado em Buffer
Overflow
Os tipos mais comuns de ataques baseados em buffer overflow são:
– Stack-based buffer overflow
– Heap-based buffer overflow
– Return-to-libc attack

Stack-based buffer overflow
O processador lê uma série de instruções que são referenciadas por
bytes.
Com este conhecimento, podemos então no exemplo do slide 11, ao
invés de escrevermos um nome, poderíamos enviar os caracteres
referentes aos bytes de instruções do processador e reescrever o IP
como o endereço referente ao início dos bytes que acabamos de
escrever.
Deste modo, as instruções referentes aos bytes que escrevemos serão
executadas, pois o IP aponta para o início dos bytes maliciosamente
escritos, então, quando a subrotina terminar, o processador lerá a
instrução apontada pelo IP, que será o primeiro byte que acabamos de
escrever.
Isto caracteriza uma injeção de código por buffer overflow,
diretamente na pilha.
É o tipo de ataque baseado em buffer overflow mais comum e simples.
O código inserido é normalmente chamado de shellcode.

Mas...o que são shellcodes?
Shellcodes são pedaços de código legíveis ao
processador, ou seja, bytes referentes às instruções.
Como geralmente shellcodes são passados como
strings, representamos cada byte por “xNN”, onde
“” significa que estamos passando um byte (não
um caractere), “x” significa que seu valor está na
base hexadecimal e NN é o valor do byte na base
hexadecimal.

Heap-based buffer overflow
É um tipo muito mais difícil de ser explorado devido ao fato do alvo ser a heap. Entre as
dificuldades estão:
– Na heap, não existem valores os quais o processador usa para saber qual a próxima operação
a executar, apenas valores de organização do próprio heap.
– Devido ao fato do heap crescer em direção aos valores maiores da memória e podermos
apenas escrever nesta mesma direção, não é possível reescrever os valores de controle do
bloco atual, apenas dos blocos posteriores.
– Como a organização da heap pode variar, o atacante precisa saber qual é a implementação de
heap do programa-alvo.

Heap-based buffer overflow
Para explorar um buffer overflow na heap é necessário encontrar uma vulnerabilidade em
alguma função interna de administração da heap, de modo que esta processe o buffer alvo na heap.
Deste modo:
– Precisamos explorar a heap para sobrescrever os valores de administração de um bloco alvo
e assim inserir o shellcode, construindo um bloco malicioso na heap.
– Os valores de administração devem ser alterados no bloco de forma que este, ao ser
analisado por uma função, como free(), por exemplo, seja processado, diretamente ou por
meio de outra função, como a unlink(), que é chamada dentro da free(), por exemplo.
– Além de modificados para ativar uma função, os valores de administração devem ser
reescritos para causar um overflow no frame da função que processa o bloco, para direcionar
a execução do programa para o shellcode inserido.
Outro modo de explorar o heap overflow é estourar o heap até chegar na pilha e então
sobrescrever o IP do frame do topo da pilha.

Return-to-libc attack
Uma das defesas para um ataque de buffer overflow baseado em pilha é não dar permissão de
execução na pilha. Deste modo, não é possível tentar executar um shellcode na pilha.
Existe uma alternativa, que é explorar um código que já existe nas rotinas do programa. Um código
que está em quase qualquer coisa(incluindo o sistema operacional), são os códigos da libc, a biblioteca
padrão do C.
Além de estarem presentes na maioria dos sistemas, eles possuem uma posição estática na
memória em um sistema.

Return-to-libc attack
O método para pular para uma função da libc é o mesmo do buffer overflow baseado em
pilha: reescrever o IP com o endereço da função desejada. O endereço de uma função da libc pode
ser facilmente descoberto, em um ambiente sem proteção de aleatoriedade nos espaços de endereço,
usando um programa de teste que imprima o endereço da função, por exemplo.
Devemos, então, reescrever o IP com o endereço da função desejada, seu endereço de
retorno e então seus argumentos.

Ferramentas preventivas
Ferramentas de análise de vulnerabilidade local: Crystal, Deputy, Flawfinder etc...
Ferramentas de análise de vulnerabilidade remota: Nessus, Snort, Tripwire, Nmap etc...

Técnicas para evitar vulnerabilidades
A solução tradicional é utilizar funções de biblioteca que não apresentem problemas relacionados a
buffer overflow.
A solução na biblioteca padrão é utilizar as funções strncpy e strncat que recebem como argumento o
número máximo de caracteres copiados entre as strings.
A Tabela apresenta as funções nativas da linguagem com e seus respectivos riscos.

Estudo de caso
- Demonstração do Nessus
- Invasão

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