【文章內容簡介】 灰”盒測試[1]。 天津理工大學 2022 屆本科 畢業(yè)論文 2 軟件漏洞的分析原理 在 fuzz 功能性測試的過程中，偵查出軟件中一種十分特殊的破壞操作時，可以透過廠商發(fā)出實用的漏洞基本的過程描述，黑客們利用一定的漏洞分析能力，來對漏 洞進行逆向分析，通常情況，需要對程序進行逆向分析行成二進制級別的程序。 在漏洞分析的過程中，需要盡力追蹤到 POC 部分的代碼，即可實現(xiàn)達到漏洞爆發(fā)的先決條件。這時，可以利用工具來詳細的觀察漏洞分析過程，或者借助特殊工具更快捷地查找到漏洞的爆發(fā)之處的出發(fā)點 [1]。 當 POC 沒有被發(fā)現(xiàn)的時候，必須依靠深入地理解與研究廠商對漏洞的“簡單的敘述”。使用“補丁比較器”是一個相對有用的方法。開始時，需要進行可執(zhí)行文件在特定的被修改之前和之后的位置數(shù)值比較，然后使用特殊的破解的“比較工具”重點進行軟件的逆向分析的過程。 因 此，軟件的分析原理問題需要很高能力的調試功能技術和逆向分析技術，還有不同的環(huán)境下所需要使用的漏洞利用的方式與方法，過程中更依賴的是調試的作用，不斷積累經(jīng)驗，并沒有統(tǒng)一的測試方法。 漏洞的利用方法 緩沖區(qū)溢出漏洞的利用技術始源于 1980 年左右。而這種技術普遍通用的時期，是在《 Smashing The Stack For Fun And Profit》的公布發(fā)表之后 [1]。 漏洞利用是針對漏洞分析進行的下一步操作，比較隱蔽的漏洞利用方法是內核的漏洞利用，其中也有兩種不同的方法： ：這種方 法并不推薦，因為很多重要的內核內存數(shù)據(jù)都是不可直接被改寫的，如果內存所在頁屬性是只讀文件， CR0 寄存器的 WP 位設置為 1，是不能直接寫入內存的寄存器中，所以如果需要改變內存中的值，需要采用第二種方法，在 Ring 0 Shellcode中，首先將 CR0 寄存器的 WP 位置為 0，即禁用內存保護，篡改完后，再恢復 WP 位即可 [1]。 Ring0 Shellcode：其中執(zhí)行者主體是 Ring0 程序，不能是 Ring3 程序，其權限不夠資格，我們知道內核中， Ring0 包含許多 API 函數(shù)，其地址大多保存在一些表中，并且這些表 同樣由內核導出 [1]。想要達到的效果是修改這些表中，將 Shellcode 存放地址改為內核 API函數(shù)地址，接下來，繼續(xù)調用本進程，不僅如此，一定要選擇那些相對較“不常用”的函數(shù)作為內核 API 函數(shù)，最好是那些不常被訪問的函數(shù)。別的進程無法訪問到我們的 Shellcode ，因為它保存在自己進程的 Ring3 內存地址中，一旦別的進程也需要調用這個 API 函數(shù)時，最后致使內存訪問錯誤甚至內核崩潰，對于系統(tǒng)，是相當危險的 [1]。 天津理工大學 2022 屆本科 畢業(yè)論文 3 本課題研究的目的與意義 目前軟件的安全性是與任何一個操作者的敏感數(shù)據(jù)、信息的安全息息 相關的。網(wǎng)絡中的各種漏洞被黑客利用后危害是相當大的，甚至于以一臺主機去感染成千上萬臺主機的方式進行漏洞利用。所以軟件漏洞的分析與利用是相當有必要的。 研究本課題，主要是針對目前能夠執(zhí)行遠程控制的漏洞進行深入的分析與理解，將漏洞利用的過程和原理進行重現(xiàn)，并詳細解析攻擊模塊的過程原理以及實例過程。通過案例實況重現(xiàn)，對軟件漏洞中緩沖區(qū)溢出和動態(tài)調試基本方法進行深一步的理解。漏洞的利用主要能夠利用工具實現(xiàn) 在目標主機上添加用戶，并進一步提升至管理員權限 ,能夠對目標主機的文件進行查看，能夠修改指定目錄下的文件名稱，開啟 后門服務，登陸遠程目標主機桌面等。 本文的組織和結構 第一章：總體對軟件漏洞進行簡單的介紹，對軟件漏洞挖掘技術、軟件漏洞分析技術、以及軟件漏洞利用技術進行初步簡單的介紹，并針對研究的課題出發(fā)點和目的進行總結和歸納。 第二章：對滲透測試與安全漏洞做了詳細的介紹，從滲透測試的起源、概念、分類、執(zhí)行標準和具體流程進行了詳細的闡述，對安全漏洞的周期，披露方式和公共資源庫進行了簡要的闡述。 第三章：對軟件漏洞中棧溢出原理進行詳細分析，其中包括漏洞分析中二進制文件的介紹， PE 文件的組成結構， PE 文件和虛擬內存之 間的對應關系，以及系統(tǒng)棧的工作原理，內存的調用方式，棧與系統(tǒng)棧的關系，函數(shù)調用的具體過程，寄存器與函數(shù)棧幀的關系，函數(shù)調用約定與相關指令等，最后一節(jié)用實際的緩沖區(qū)溢出的小的實例進行棧溢出原理的漏洞演示，能夠更深刻的領會前述原理的過程。 第四章：對 Metasploit 和 Ruby 語言進行簡要概述，并對其相互結合利用，成功攻擊目標主機的原理進行了分析了解。 第五章：對 ms12_020 漏洞進行了詳細的漏洞分析以及漏洞利用過程的展示。 第六章：對 ms08_067 漏洞進行了詳細的漏洞分析以及漏洞利用過程的展示。 第七章 ：對全文的總結概括，對實際論文中總結的一些原理性的知識點的篇章總結。除此之外，又提出一些缺點和不足。 天津理工大學 2022 屆本科 畢業(yè)論文 4 第二章 滲透測試與安全漏洞 滲透測試概述 滲透測試的起源 在美國的軍事演習中，假想敵與美國軍隊分別作為“紅隊”和“藍隊”，首先融入了美國國家安全局與美國軍隊，進行信息安全基礎設施與信息網(wǎng)絡的實際攻防測試，由一群接受國家安全培訓的“紅隊”與接受測試防御的“藍隊”進行互相攻擊，以實際對戰(zhàn)的手段來檢驗安全響應計劃與安全防護體系的有效性，而后，國家專門培養(yǎng)一批職業(yè)化的“紅隊”，來維護國家信息的 安全 [2]。 滲透測試的概念與分類 ： 滲透測試是模擬惡意攻擊者實戰(zhàn)的滲透技術，攻擊目標主機系統(tǒng)，獲得訪問控制權限，以測試和評價的方法，對潛在的安全風險進行評估的過程 [4]。 ： 滲透測試的分類，如表 所示： 表 滲透測試的分類 黑盒測試 定義：完全仿真一個毫無攻擊目標網(wǎng)絡結構測試的攻擊者而做的測試 [5]。 過程：滲透測試團隊將從一個遠程網(wǎng)絡位置來評估目標網(wǎng)絡基礎設施，并沒 有任何目標網(wǎng)絡內部的拓撲結構，他 們完全模擬真實網(wǎng)絡環(huán)境的外部攻擊者，采用流行的攻擊技術及工具，有組織，有步驟的進行滲透與入侵，揭示目標網(wǎng)絡中一些已知或未知的安全漏洞，并對這些漏洞能否利用并獲得控制權限或造成而無資產(chǎn)損失進行評估 [2]。 特點：黑盒測試是比較費力的，同時需要滲透測試者具備較好的技術能力。 從安全領域的攻擊者的角度去看，黑盒測試普遍更瘦追捧，是由于它能更加真實的再現(xiàn)攻擊實戰(zhàn)的全部過程與步驟 [4]。 天津理工大學 2022 屆本科 畢業(yè)論文 5 滲透測試的方法體系標準 現(xiàn)在，世界領域相對公開，開源的“滲透測試方法”的體系準則，如表 所示： 表 開源滲透測試方法體系標 安全測試方法 學開源手冊（ OSSTTM） 由“安全與公開方法學”研究所制定的標準，提供人類心理學、物理安全、無線通信媒介、電訊通信 和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡這些測試廣泛的應用實例，并給出滲透測試的評估指標的標準 [2]。 NIST SP 800— 42 網(wǎng)絡安全測試指南 美國國家標準與技術研究院（ NIST）在 SP 800— 42 網(wǎng)絡安全測試指南中，討論了測試流程與方法，雖然不及 OSSTMM 全面，但是更可能被管理部門所接受 [2]。 OWESP 十大 Web 應用安全 威脅項目 針對目前最普遍的 Web 應用層，為安全測試人員和開發(fā)者提供了如何辨識與避免這些安全威脅的指南， OWESP 十大 Web 應用安全威脅項目（ OWESP Top Ten）只關注最高風險的 Web 領域，而不是一個普遍性的滲透測試方法指南 [2]。 Web 安全威脅 分類標準 與 OWESP Top Ten 類似， Web 應用安全分類標準（ WASC— TC)全面地給出了目前 Web 應用領域中的漏洞、攻擊與防范措施視圖 [2]。 PTES 滲透測試 執(zhí)行標準 2022 年最先發(fā)起的滲透測試過程規(guī)范標準項目，核心理念是通過建立起進行滲透測試的基本準則準線，來定義一次真正的滲透測試過程，并得到安全界的廣泛認同 [2]。 白盒測試 定義：攻擊者完整的知曉被攻擊一方的全部網(wǎng)絡拓撲結構的測試 [6]。 過程：進行白盒測試的團隊可以了 解關于目標環(huán)境的所有內部與底層知識，以最小的代價發(fā)現(xiàn)和驗證系統(tǒng)中最嚴重的安全漏洞。 特點：比“黑盒”消除更多的被入侵的主機的安全漏洞，而后，能夠更多的創(chuàng)造出更有力的價值。再加上，測試過程中不需要定位主機，也不需要偵查網(wǎng)絡結構，但卻能夠一次性的定位攻擊測試的方式，從而能夠避免浪費時間與精力的資源，直接查出安全漏洞，從而防止黑客的利用與攻擊。 灰盒測試 概念：以上兩種測試的組合，可以對目標系統(tǒng)進行更深入和安全的審查 [2]。 過程：即白盒與黑盒的組合。 特點：將兩種測試方式的優(yōu)勢相結合，“灰盒 測試”能夠所掌握的有限的情報和資料，決定實際攻擊與測試的實踐方式，從而確定安全評估的最佳方式。同時，測試者同時必須要從外網(wǎng)實際逐漸滲透，成功進入目標主機，不過熟悉目標系統(tǒng)主機的網(wǎng)絡底層拓撲結構，能夠更好地提出攻擊途徑和方法 [2]。 天津理工大學 2022 屆本科 畢業(yè)論文 6 PTES 滲透測試過程環(huán)節(jié) 很多知名的安全領域的企業(yè)，一起組織發(fā)起了 PTES 滲透測試的執(zhí)行方式 的準則，目的是制定滲透測試的普遍描述的基本準則規(guī)范。具體階段，如表 所示： 表 PTES 滲透測試過程環(huán)節(jié) 前期交互階段 過程：滲透測試團隊人員通過與客戶的相互溝通與合作，找準滲透測試的測試范圍，條件領域，限制約束和約定條約 [2]。 內容：主要規(guī)定的工作內容是：溝通用戶需求，確定滲透方案、劃定攻擊范圍邊界、確定攻擊目標等工作 [2]。 情報搜集階段 過程：劃定鎖定的空間之后，將經(jīng)歷細節(jié)收錄時期，團隊人員能夠運用不同的信息與測試方式，試圖獲得更多關于目標組織中的主機信息、網(wǎng)絡信息以及使用的 情況。 內容：攻擊者使用情報搜集的方法，包括：公開來源信息查詢、 Google Hacking、社會工程學、網(wǎng)絡踩點、掃描探測、被動監(jiān)聽、服務查點 [2]。 威脅建模階段 過程：在搜集到充分的情報信息之后，滲透測試團隊針對信息，進行威脅建模與攻擊規(guī)劃、這是非常重要的部分，卻又是最容易被忽視的環(huán)節(jié) [2]。 內容：經(jīng)由滲透測試者專注的情報搜集的模擬攻擊方式的過程，能夠將可行的攻擊方式從海量的數(shù)據(jù)中提取出來，最終定下攻擊方式。 漏洞分析階段 過程：經(jīng)過最終定下的攻擊方式，應用于下一步要考慮怎樣獲取目 標主機的訪問控制權限。 內容：攻擊者需要收集可發(fā)生滲透測試的攻擊代碼，主要是將漏洞經(jīng)過檢測后的掃描結果以及可以利用的資料，通過分析可以發(fā)生漏洞的部分代碼，查到可以進行攻擊的入手點，并在測試中得到證明。 滲透攻擊階段 過程：攻擊實踐過程中最重要的步驟。滲透測試者需要利用他們所找出的目標主機的漏洞，來真正入侵到其中，而獲得訪問控制權限。 內容：滲透攻擊可以利用網(wǎng)絡平臺獲得滲透代碼，但要根據(jù)特定的主機的不同特點，去實施下一步的攻擊，這樣就可以實現(xiàn)成功的滲透攻擊了 [2]。 后滲透攻擊階段 過程： 最可以展示出攻擊者們之間的眾人合作精神和技能水平的重要步驟，攻擊者們需要根據(jù)目標組織的資產(chǎn)保護方式、安全防護設置、生產(chǎn)方式的組織的特征，自主設計出攻擊目標，識別關鍵基礎設施，努力找尋目標中最有作用和需要進行防護的信息和資產(chǎn)，以至于實現(xiàn)對目標系統(tǒng)的影響的實施過程 [2]。 天津理工大學 2022 屆本科 畢業(yè)論文 7 注意：攻擊的方式和手段能夠選擇的余地很大，最終能夠成功滲透執(zhí)行，重點是是由于攻擊者的組織中他們自身的知識廣泛程度和技術能力的高低，以及自身能否堅持的特性 [2]。 報告階段 過程：執(zhí)行過程的結果是向用戶上交過程報告，獲取用戶的認同并 成功拿到剩余款項。這份報告凝聚了之前所有階段中滲透測試團隊所獲取的關鍵情報信息、探測是挖掘出的系統(tǒng)安全漏洞、成功滲透攻擊的過程，以及造成業(yè)務影響后果的攻擊途徑，同時還要站在防御者的角度上，幫助他們分析安全防御體系的薄弱環(huán)節(jié)、存在的問題，以及修補與升級技術方案 [2]。 安全漏洞概述 安全漏洞生命周期 在滲透測試的執(zhí)行過程中，重點步驟是通過掃描等方式，偵查出測試主機中的實際的漏洞問題，再進行攻擊測試，從而攻破目標主機的防護，滲透到目標主機的過程。其中安全漏洞是必須要存在的，也是所有滲透測 試的根據(jù) [10]。通過滲透安全漏洞從而破壞目標主機的效果的過程，破壞的程序叫做滲透程序，安全漏洞的生命周期 [10]，如圖 所示： 安全漏洞研究與挖掘E x p lo it 代碼的測試與開發(fā)安全漏洞E x p lo it 代碼限于封閉團隊安全漏洞E x p lo it 代碼開始擴散攻擊工具惡意程序出現(xiàn)并傳播E x p lo it 攻擊工具惡意程序大規(guī)模傳播并危害互聯(lián)網(wǎng)E x p lo it攻擊工具惡意程序逐漸消亡安全漏洞發(fā)現(xiàn)E x p l o i t代碼出現(xiàn)安全漏洞揭露公布P t a c h發(fā)布P a t c h 修補檢測移