记一次有趣的 buffer overflow detected 问题分析
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PS: 这个只是基于《我自己》的理解，
如果和你的原则及想法相冲突，请谅解，勿喷。
环境说明
无
前言
在我开发的一个实验和学习库中，在很久以前全面启用了编译器的sanitize功能。
这次报错的程序，是我这个库中某个模块的单元测试模块。但是前面说的都不是重点。诡异的是本次出现的单元测试模块是很久未动的一个模块，而且在本地的单元测试过程中，是能够运行通过的，但是在github的ci上面出问题了。
首先，报这个错误的原因肯定是我们的程序有问题，但是以前结合调试模式+sanitize功能基本能够把问题排除了，结合了github的ci出现问题，初步判断是由于GCC版本升级后，对于栈溢出的检查更加准确了。
此外由于此报错是存在在一个release版本的模块，因此我们不能够采取通用的通过代码行来定位问题的方法。
问题初步定位
首先gdb 初步分析定位，定位到如下地址：
#4 0x00007ffff6a4db81 in __GI___fortify_fail (msg=msg@entry=0x7ffff6acf7e6 "buffer overflow detected") at fortify_fail.c:44
#5 0x00007ffff6a4b870 in __GI___chk_fail () at chk_fail.c:28
#6 0x00007ffff79c06fc in ?? () from ../lib/libylib.so.0
从这里可以知道，我们在执行0x00007ffff79c06fc前面的一个指令的时候出现了"buffer overflow detected"。然后我们通过layout asm查看汇编指令，找到前面一行指令如下：
0x7ffff79c06f2: b9 00 10 00 00 mov $0x1000,%ecx
0x7ffff79c06f7: e8 44 1e fe ff callq 58540 <__memset_chk@plt>
0x7ffff79c06fc: 4c 89 e2 mov %r12,%rdx
其实到了这里，我们可以根据一些手段，可以查到是memset导致了我们的原因，如果要是可以进行源码调试的话，我们甚至马上就能够定位是哪一行导致的。
但是今天这里提供一种方法，可以复杂定位（兼容一个库里面多个memset调用，兼容release版本调试等等）我们出错这行汇编在我们源码中的大概位置。
问题初步定位
首先，我们查看一下当前我们这个so文件在内存中的映射位置：
Start Addr End Addr Size Offset objfile
0x7ffff794a000 0x7ffff7bc2000 0x278000 0x0 /xxx/libylib.so.0.1.0
0x7ffff7bc2000 0x7ffff7dc2000 0x200000 0x278000 /xxx/libylib.so.0.1.0
0x7ffff7dc2000 0x7ffff7dcc000 0xa000 0x278000 /xxx/libylib.so.0.1.0
0x7ffff7dcc000 0x7ffff7dd1000 0x5000 0x282000 /xxx/libylib.so.0.1.0
首先我们可以分析出0x7ffff79c06f7是存在在内存映射0x7ffff794a000~0x7ffff7bc2000区段中的。此外，我们还知道了一个重要的消息是，当前我们关注的0x7ffff79c06f7在so中的偏移地址是0x7ffff79c06f7-0x7ffff794a000=0x766F7。
这个时候，我们可以通过objdump -d对libylib.so.0.1.0进行反编译分析。注意，这里要往我们关注的0x766F7偏移前面去寻找，而且还要反复去寻找，直到找到类似函数的边界（这里我建议新手直接上ida，快速解决问题），一般来说就是找函数帧，如果对这个不熟悉，建议使用ida等工具进行分析，可能更加方便。
libylib.so.0.1.0: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
00000000000764d0 <_ZNSt6vectorIhSaIhEE17_M_default_appendEm@@Base+0x2b0>:
764d0: fe (bad)
764d1: fd std
764d2: ff 90 66 90 66 2e callq *0x2e669066(%rax)
764d8: 0f 1f 84 00 00 00 00 nopl 0x0(%rax,%rax,1)
764df: 00
00000000000764e0 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base>:
764e0: 48 8b 05 81 b4 40 00 mov 0x40b481(%rip),%rax # 481968 <_ZN4yLib6yShell10class_infoE@@Base-0x5058>
764e7: c3 retq
764e8: 0f 1f 84 00 00 00 00 nopl 0x0(%rax,%rax,1)
764ef: 00
//注意这里开始
764f0: 41 57 push %r15
764f2: 41 56 push %r14
764f4: 49 89 fe mov %rdi,%r14
764f7: 41 55 push %r13
764f9: 41 54 push %r12
764fb: 55 push %rbp
764fc: 48 89 d5 mov %rdx,%rbp
764ff: 53 push %rbx
76500: 48 81 ec a8 00 00 00 sub $0xa8,%rsp
76507: 48 8b 56 08 mov 0x8(%rsi),%rdx
7650b: 48 2b 16 sub (%rsi),%rdx
7650e: 64 48 8b 04 25 28 00 mov %fs:0x28,%rax
76515: 00 00
76517: 48 89 84 24 98 00 00 mov %rax,0x98(%rsp)
7651e: 00
7651f: 31 c0 xor %eax,%eax
76521: 48 8b 47 08 mov 0x8(%rdi),%rax
76525: 48 2b 07 sub (%rdi),%rax
76528: 48 c1 fa 05 sar $0x5,%rdx
7652c: 48 c1 f8 05 sar $0x5,%rax
76530: 48 8d 7c 02 01 lea 0x1(%rdx,%rax,1),%rdi
76535: 48 89 f8 mov %rdi,%rax
76538: 48 c1 e8 3c shr $0x3c,%rax
7653c: 0f 85 67 54 fe ff jne 5b9a9 <fwrite@plt+0x1221>
76542: 48 c1 e7 03 shl $0x3,%rdi
76546: 49 89 f4 mov %rsi,%r12
76549: 48 89 cb mov %rcx,%rbx
7654c: e8 2f dc fd ff callq 54180 <_Znam@plt>
76551: 49 8b 7e 08 mov 0x8(%r14),%rdi
76555: 49 8b 14 24 mov (%r12),%rdx
76559: 49 89 c5 mov %rax,%r13
7655c: 49 8b 74 24 08 mov 0x8(%r12),%rsi
76561: 49 8b 06 mov (%r14),%rax
76564: 48 29 d6 sub %rdx,%rsi
76567: 48 29 c7 sub %rax,%rdi
7656a: 49 89 f9 mov %rdi,%r9
7656d: 49 89 f2 mov %rsi,%r10
76570: 49 89 f0 mov %rsi,%r8
76573: 48 01 c7 add %rax,%rdi
76576: 49 c1 f9 05 sar $0x5,%r9
7657a: 49 c1 fa 05 sar $0x5,%r10
7657e: 4b 8d 0c 11 lea (%r9,%r10,1),%rcx
76582: 49 c7 44 cd 00 00 00 movq $0x0,0x0(%r13,%rcx,8)
76589: 00 00
7658b: 4c 89 e9 mov %r13,%rcx
7658e: 4d 85 c9 test %r9,%r9
76591: 74 19 je 765ac <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0xcc>
76593: 0f 1f 44 00 00 nopl 0x0(%rax,%rax,1)
76598: 48 8b 30 mov (%rax),%rsi
7659b: 48 83 c0 20 add $0x20,%rax
7659f: 48 83 c1 08 add $0x8,%rcx
765a3: 48 89 71 f8 mov %rsi,-0x8(%rcx)
765a7: 48 39 c7 cmp %rax,%rdi
765aa: 75 ec jne 76598 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0xb8>
765ac: 4d 85 d2 test %r10,%r10
765af: 74 23 je 765d4 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0xf4>
765b1: 48 89 d0 mov %rdx,%rax
765b4: 4b 8d 54 cd 00 lea 0x0(%r13,%r9,8),%rdx
765b9: 4a 8d 34 00 lea (%rax,%r8,1),%rsi
765bd: 0f 1f 00 nopl (%rax)
765c0: 48 8b 08 mov (%rax),%rcx
765c3: 48 83 c0 20 add $0x20,%rax
765c7: 48 83 c2 08 add $0x8,%rdx
765cb: 48 89 4a f8 mov %rcx,-0x8(%rdx)
765cf: 48 39 f0 cmp %rsi,%rax
765d2: 75 ec jne 765c0 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0xe0>
765d4: 48 8b 7d 08 mov 0x8(%rbp),%rdi
765d8: 48 2b 7d 00 sub 0x0(%rbp),%rdi
765dc: 48 c1 ff 05 sar $0x5,%rdi
765e0: 48 83 c7 01 add $0x1,%rdi
765e4: 48 89 f8 mov %rdi,%rax
765e7: 48 c1 e8 3c shr $0x3c,%rax
765eb: 0f 85 93 0a 00 00 jne 77084 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0xba4>
765f1: 48 c1 e7 03 shl $0x3,%rdi
765f5: e8 86 db fd ff callq 54180 <_Znam@plt>
765fa: 48 8b 75 08 mov 0x8(%rbp),%rsi
765fe: 48 89 c2 mov %rax,%rdx
76601: 48 89 44 24 08 mov %rax,0x8(%rsp)
76606: 48 8b 45 00 mov 0x0(%rbp),%rax
7660a: 48 29 c6 sub %rax,%rsi
7660d: 48 89 f1 mov %rsi,%rcx
76610: 48 01 c6 add %rax,%rsi
76613: 48 c1 f9 05 sar $0x5,%rcx
76617: 48 8d 3c ca lea (%rdx,%rcx,8),%rdi
7661b: 48 c7 07 00 00 00 00 movq $0x0,(%rdi)
76622: 48 85 c9 test %rcx,%rcx
76625: 74 1d je 76644 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0x164>
76627: 66 0f 1f 84 00 00 00 nopw 0x0(%rax,%rax,1)
7662e: 00 00
76630: 48 8b 08 mov (%rax),%rcx
76633: 48 83 c0 20 add $0x20,%rax
76637: 48 83 c2 08 add $0x8,%rdx
7663b: 48 89 4a f8 mov %rcx,-0x8(%rdx)
7663f: 48 39 c6 cmp %rax,%rsi
76642: 75 ec jne 76630 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0x150>
76644: 48 c7 07 00 00 00 00 movq $0x0,(%rdi)
7664b: 48 8b 35 06 b2 40 00 mov 0x40b206(%rip),%rsi # 481858 <_ZSt7nothrow@GLIBCXX_3.4>
76652: bf 00 10 00 00 mov $0x1000,%edi
76657: e8 b4 2d fe ff callq 59410 <_ZnamRKSt9nothrow_t@plt>
7665c: 48 8d 7c 24 28 lea 0x28(%rsp),%rdi
76661: 48 89 c5 mov %rax,%rbp
76664: 48 8b 05 5d 1c 1a 00 mov 0x1a1c5d(%rip),%rax # 2182c8 <_ZTSNSt6thread11_State_implINS_8_InvokerISt5tupleIJMN4yLib11yThreadPoolEFvvEPS4_EEEEEE@@Base+0x4e8>
7666b: 48 89 44 24 28 mov %rax,0x28(%rsp)
76670: e8 fb 1c fe ff callq 58370 <pipe@plt>
76675: 85 c0 test %eax,%eax
76677: 0f 88 69 03 00 00 js 769e6 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0x506>
7667d: e8 4e e5 fd ff callq 54bd0 <fork@plt>
76682: 41 89 c4 mov %eax,%r12d
76685: 85 c0 test %eax,%eax
76687: 0f 88 08 07 00 00 js 76d95 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0x8b5>
7668d: 0f 84 1d 01 00 00 je 767b0 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0x2d0>
76693: 8b 7c 24 2c mov 0x2c(%rsp),%edi
76697: e8 24 3e fe ff callq 5a4c0 <close@plt>
7669c: 48 8d 74 24 1c lea 0x1c(%rsp),%rsi
766a1: 31 d2 xor %edx,%edx
766a3: 44 89 e7 mov %r12d,%edi
766a6: e8 55 00 fe ff callq 56700 <waitpid@plt>
766ab: 8b 44 24 1c mov 0x1c(%rsp),%eax
766af: a8 7f test $0x7f,%al
766b1: 0f 85 8a 07 00 00 jne 76e41 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0x961>
766b7: 0f b6 cc movzbl %ah,%ecx
766ba: f6 c4 ff test $0xff,%ah
766bd: 0f 85 cd 03 00 00 jne 76a90 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0x5b0>
766c3: 8b 7c 24 28 mov 0x28(%rsp),%edi
766c7: 48 8d 35 52 cb 1c 00 lea 0x1ccb52(%rip),%rsi # 243220 <_ZTSN4Json12RuntimeErrorE@@Base+0x60>
766ce: e8 cd 0d fe ff callq 574a0 <fdopen@plt>
766d3: 49 89 c4 mov %rax,%r12
766d6: 48 85 ed test %rbp,%rbp
766d9: 0f 84 f1 02 00 00 je 769d0 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0x4f0>
766df: 4c 8d 74 24 70 lea 0x70(%rsp),%r14
766e4: 0f 1f 40 00 nopl 0x0(%rax)
766e8: 31 f6 xor %esi,%esi
766ea: ba 01 10 00 00 mov $0x1001,%edx
766ef: 48 89 ef mov %rbp,%rdi
766f2: b9 00 10 00 00 mov $0x1000,%ecx
766f7: e8 44 1e fe ff callq 58540 <__memset_chk@plt>
766fc: 4c 89 e2 mov %r12,%rdx
我们往此偏移往上查找，找到了764f0偏移的特殊指令，这里一看就是一个函数的开始位置（这里为啥是函数开始，主要是操作备份rbp，申请栈，操作rsp等等）。
这里其实又有两个选择，我们在分析函数头的过程中，其实已经找到了足够多的我们想要找的函数特征：例如这里调用了fork/pipe/fdopen等等，如果情况是这样的，那么其实我们可以综合分析，找到我们源码对应出错的位置了。
那如果我们的函数平平无奇，没有什么明显特征怎么搞呢？还是只有利用我们的函数头来判断，到底是我们写的哪个函数出问题了。
于是我们拿着764f0偏移，通过readelf -s来查找符号，发现不是任何一个我们已知的符号，这尼玛就坑了啊。到了这里，其实现在不好搞啊。我们用gdb record / ida / objdump + grep 来综合分析，发现了跳转到当前地址的一个地方。下面是用readelf+objdump+grep来得到的一段片段：
764f0: 41 57 push %r15
77090: e9 5b f4 ff ff jmpq 764f0 <_ZN4yLib6yShell16yLibGetClassInfoEv@@Base+0x10>
我们再次用objdump和readelf查找77090这个偏移，终于在符号表查到了我们关心的这个偏移，如下：
559: 0000000000077090 5 FUNC GLOBAL DEFAULT 12 _ZN4yLib6yShell7ExecuteERKSt6vectorINSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEESaIS7_EESB_SB_RS9_
到此，通过复原cxx函数名字，我们就知道了我们在哪个函数里面崩溃的，而且是在这个函数的memset的地方导致溢出崩溃的。
后记
此问题的分析加深了我们对计算机的理解，使用了较多的二进制分析工具。
结合我以前的调试和反调试经验，新手我还是建议直接上刑具ida进行分析，这样更棒哦。
参考文献
- 无
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