4. 시스템 해킹

포너블

포너블(Pwnable)

• 시스템 해킹: 운영체제나 소프트웨어, 하드웨어에 내재된 보안 취약점을 해킹하는 것

< 포너블의 목표 >

• 권리자 권한 탈취 → 쉘을 따내는 것
• 보통 일반 유저의 자격이 주어지는데, 포너블은 여러 가지 공격 기법을 활용하여 권리자 자격을 뺏는 절차
• 권리자 권한을 얻기 위해 대개 사용하는 함수: 'system("/bin/sh")', 'execve("/bin/sh")'

 

• 권리자 권한을 얻기 위해 쉘을 열어야 하고, 쉘을 여는 함수들이 필요하다
  • 이걸 바이트 코드로 옮긴 것이 쉘코드
  • 쉘코드(Shell Code): 작은 크기의 코드로 소프트웨어 취약점 이용을 위한 내용부에 사용됨

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포너블 과정

[ 기본 : 권리자 권한 탈취 ]

1. 프로그램 취약점 발견
2. 취약점 기반 공격 시나리오 작성
3. 공격 시나리오를 기반으로 하여 필요한 정보 수집 및 공격
4. 공격 성공 후 권한을 탈취하거나 원하는 정보 GET

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선수 지식

• C언어 해석 능력
  • 코드를 보고 취약점이 있는 함수를 찾아야 함
• 프로그램 메모리 구조 (리눅스 중심으로!)
  • 스택, 힙, SFP, RET 등
• 리눅스 지식
  • 기본적으로 리눅스의 CLI 환경에서 진행됨
  • FTZ Trainer & HackTheBo로 익힐 수 있다
• 리버싱 능력
• 쉘코드(Shell code)

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어셈블리어

툴 설치

< x64dbg 설치 >

• x64dbg: 동적 분석 도구, 디버거
  • OllyDbg, ImmunityDbg 등 기존에 사용하던 디버거 사용하셔도 되지만 64bit 파일이 열리는지 확인하기
  • https://github.com/x64dbg/x64dbg/releases

Releases · x64dbg/x64dbg

• 압축 해제한 폴더 - release - x96dbg.exe 실행
• 설치하고 나면 x32dbg(32bit 전용), x64dbg(64bit 전용) 각각 이용 가능

< IDA 설치 >

• IDA: 정적 분석 도구, 디스어셈블러
  • IDA Pro 대신 무료인 IDA Free를 설치
  • https://hex-rays.com/ida-free/#download

IDA Free

• 자신에 환경에 맞게 다운로드, 다운 받은 exe 파일 실행하여 설치
• 설치 후 해당 폴더(IDA Freeware 8.1) - ida64.exe 실행

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어셈블리어

< 어셈블리어란? >

• 시스템 해킹: 소프트웨어에서 발견한 취약점으로 권한을 탈취하거나 의도하지 않은 행위를 일으키는 것
• 소프트웨어: 컴퓨터의 언어(기계어)로 구성

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< x86-64 기본 구조 >

< 데이터 이동 - 어떤 값을 레지스터나 메모리에 옮기도록 지시 >

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< 산술 연산 - 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 연산을 지시 >

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< 논리 연산 - and, or, xor, neg 등의 비트 연산 지시 >

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< 비교 - 두 피연산자의 값을 비교하고 플래그를 설정 >

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< 분기 - rip를 이동시켜 실행 흐름은 제어 >

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< 스택 - 스택 조작 >

< 스택 >

• LIFO (Last in First Out), 즉 나중에 들어온 것이 먼저 나간다.
• 스택에 데이터를 넣는 것을 push, 스택에서 값을 추출하는 것을 POP이라고 하며, 일반적으로 top으로 명명되는 곳이 현재 스택 포인터가 사용된다.
• Push 될 때마다 스택 포인터가 하나씩 감소되고, Pop이 될 때마다 스택 포인터가 하나씩 증가된다.

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< 프로시저 - 특정 기능을 수행하는 코드 조각 >

 

 

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시스템 콜

• 사용자 프로그램이 운영체제의 서비스를 받기 위해 커널 함수를 호출하는 것

→ 유저모드와 커널모드 사이에서 작동

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셸 (Shell)

운영체제

운영체제란?

• 운영체제(Operating System, OS) : 컴퓨터 시스템에서 하드웨어와 응용 프로그램 사이의 인터페이스 역할을 하며, 컴퓨터 자원을 효율적으로 관리하는 시스템 소프트웨어
• 운영체제는 컴퓨터 부팅과 함께 시작되며, 시스템 자원의 할당과 관리, 응용 프로그램의 실행, 사용자와 하드웨어 간의 인터페이스 등의 기능을 수행한다.

 

운영체제의 기능

1. 프로세스 관리(Process Management): 응용 프로그램의 실행을 관리하고, 프로세스 간의 자원 공유 및 충돌 방지
2. 메모리 관리(Memory Management): 시스템 메모리를 관리하고 할당, 회수 및 보호를 제공
3. 파일 시스템 관리(File System Management): 파일과 디렉터리의 생성, 삭제 및 관리
4. 입출력 장치 관리(I/O Device Management): 입출력 장치와의 인터페이스 제공 및 관리
5. 보안(Security): 사용자 인증 및 권한 관리, 시스템 자원 보호
6. 네트워킹(Networking): 네트워크를 통한 통신 지원

→ 운영체제는 사용자와 컴퓨터 하드웨어 간의 인터페이스 역할을 수행하므로, 사용자와 하드웨어 사이의 직접적인 상호작용 없이도 컴퓨터를 사용할 수 있게 해 준다.

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셸(Shell)

• 운영체제에서 사용자와 컴퓨터 하드웨어 사이를 중계해 주는 인터페이스
  
  • 사용자가 입력한 명령어를 운영체제에서 이해할 수 있는 형식으로 변환하고, 컴퓨터 하드웨어를 이용해 명령을 실행시켜 주는 역할을 수행
• 명령어 해석기(interpreter)와 연관된 프로그램으로, 사용자와 운영체제 간의 대화를 가능하도록 한다.
• 터미널 창에서 실행되며, 사용자가 입력한 명령을 해석하고, 결과를 출력한다.
• 일반적으로 명령어 해석기와 함께 제공한다.
• Bourne Shell(sh), C shell(csh), Korn shell(ksh), Bourne-Again shell(bash)가 대표적

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커널(kernel)

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셸 코드

셸 코드(Shell code)의 개념

• 셸 스크립트(Shell Script)로 작성된 작은 프로그램
• 셸 스크립트 언어로 작성되며, 셸에서 실행되는 명령어들의 시퀀스로 이루어져 있다.
  • 사용자는 터미널에서 일련의 명령어를 한 번에 실행할 수 있다!

 

포너블에서의 셸 코드

• 시스템 해킹의 목표 : 관리자 권한 얻기 == 관리자의 셸을 얻는 것!
• 관리자 권한을 얻기 위해 관리자의 권한을 가진 셸을 열어야 하고, 이러한 셸을 열기 위해서는 함수들이 필요하다
  • 해당 함수들을 바이트 코드로 옮긴 것이 셸 코드이다
• 작은 크기의 코드로 소프트웨어 취약점을 이용하여 관리자 권한을 탈취하기 위해 사용됨
• 셸 코드는 일반적으로 어셈블리어로 작성된 후 기계어로 변경됨

셸코드(Shell code) 예시

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execve 셸코드

• 임의의 프로그램을 실행하는 셸코드(일반적인 셸코드)
  
  • 최신의 리눅스는 대부분 sh, bash를 기본 셸 프로그램으로 가지고 있음
  • 리눅스의 기본 실행 프로그램들은 /bin/ 디렉터리에 저장되어 있음
    • sh 셸도 여기에 저장