finish 6.1.4

doc/6.1.4_pwn_backdoorctf2017_fun_signals.md

@@ -3,13 +3,15 @@
 - [SROP 原理](#srop-原理)
   - [Linux 系统调用](#linux-系统调用)
   - [signal 机制](#signal-机制)
+  - [SROP](#SROP)
+- [pwnlib.rop.srop](#pwnlibropsrop)
 - [BackdoorCTF2017 Fun Signals](#backdoorctf2017-fun-signals)
 - [参考资料](#参考资料)
 
 
 ## SROP 原理
 #### Linux 系统调用
-在开始这一切之前，我想先将一下 Linux 的系统调用。64 位和 32 位的系统调用表分别在
+在开始这一切之前，我想先讲一下 Linux 的系统调用。64 位和 32 位的系统调用表分别在
 `/usr/include/asm/unistd_64.h` 和 `/usr/include/asm/unistd_32.h` 中，另外还需要查看 `/usr/include/bits/syscall.h`。
 
 一开始 Linux 是通过 `int 0x80` 中断的方式进入系统调用，它会先进行调用者特权级别的检查，然后进行压栈、跳转等操作，这无疑会浪费许多资源。从 Linux 2.6 开始，就出现了新的系统调用指令 `sysenter`/`sysexit`，前者用于从 Ring3 进入 Ring0，后者用于从 Ring0 返回 Ring3，它没有特权级别检查，也没有压栈的操作，所以执行速度更快。
@@ -18,84 +20,166 @@
 
 ![](../pic/6.4_signal.png)
 
-sigreturn frame 因架构不同而不同，在 Linux 中也有了新的定义，但目前关于 srop 的利用也都是基于旧的 sigcontext，所以这里还是给出旧定义，仅当用户空间依然依赖它时才会使用它们：
+如图所示，当有中断或异常产生时，内核会向某个进程发送一个 signal，该进程被挂起并进入内核（1），然后内核为该进程保存相应的上下文，然后跳转到之前注册好的 signal handler 中处理相应的 signal（2），当 signal handler 返回后（3），内核为该进程恢复之前保存的上下文，最终恢复进程的执行（4）。
-```
-# ifdef __i386__
-struct sigcontext {
-    __u16               gs, __gsh;
-    __u16               fs, __fsh;
-    __u16               es, __esh;
-    __u16               ds, __dsh;
-    __u32               edi;
-    __u32               esi;
-    __u32               ebp;
-    __u32               esp;
-    __u32               ebx;
-    __u32               edx;
-    __u32               ecx;
-    __u32               eax;
-    __u32               trapno;
-    __u32               err;
-    __u32               eip;
-    __u16               cs, __csh;
-    __u32               eflags;
-    __u32               esp_at_signal;
-    __u16               ss, __ssh;
-    struct _fpstate     *fpstate;
-    __u32               oldmask;
-    __u32               cr2;
-};
-# else /* __x86_64__: */
-struct sigcontext {
-    __u64               r8;
-    __u64               r9;
-    __u64               r10;
-    __u64               r11;
-    __u64               r12;
-    __u64               r13;
-    __u64               r14;
-    __u64               r15;
-    __u64               rdi;
-    __u64               rsi;
-    __u64               rbp;
-    __u64               rbx;
-    __u64               rdx;
-    __u64               rax;
-    __u64               rcx;
-    __u64               rsp;
-    __u64               rip;
-    __u64               eflags;     /* RFLAGS */
-    __u16               cs;
-    __u16               gs;
-    __u16               fs;
-    union {
-        __u16           ss; /* If UC_SIGCONTEXT_SS */
-        __u16           __pad0; /* Alias name for old (!UC_SIGCONTEXT_SS) user-space */
-    };
-    __u64               err;
-    __u64               trapno;
-    __u64               oldmask;
-    __u64               cr2;
-    struct _fpstate     *fpstate;   /* Zero when no FPU context */
-#  ifdef __ILP32__
-    __u32               __fpstate_pad;
-#  endif
-    __u64               reserved1[8];
-};
-```
 
-在你使用 `ldd` 命令时，通常也会显示 vDSO，如下：
+- 一个 signal frame 被添加到栈，这个 frame 中包含了当前寄存器的值和一些 signal 信息。
+- 一个新的返回地址被添加到栈顶，这个返回地址指向 `sigreturn` 系统调用。
+- signal handler 被调用，signal handler 的行为取决于收到什么 signal。
+- signal handler 执行完之后，如果程序没有终止，则返回地址用于执行 `sigreturn` 系统调用。
+- `sigreturn` 利用 signal frame 恢复所有寄存器以回到之前的状态。
+- 最后，程序执行继续。
+
+不同的架构会有不同的 signal frame，下面是 32 位结构，`sigcontext` 结构体会被 push 到栈中：
+```C
+struct sigcontext
+{
+  unsigned short gs, __gsh;
+  unsigned short fs, __fsh;
+  unsigned short es, __esh;
+  unsigned short ds, __dsh;
+  unsigned long edi;
+  unsigned long esi;
+  unsigned long ebp;
+  unsigned long esp;
+  unsigned long ebx;
+  unsigned long edx;
+  unsigned long ecx;
+  unsigned long eax;
+  unsigned long trapno;
+  unsigned long err;
+  unsigned long eip;
+  unsigned short cs, __csh;
+  unsigned long eflags;
+  unsigned long esp_at_signal;
+  unsigned short ss, __ssh;
+  struct _fpstate * fpstate;
+  unsigned long oldmask;
+  unsigned long cr2;
+};
 ```
-$ ldd /usr/bin/ls
+下面是 64 位，push 到栈中的其实是 `ucontext_t` 结构体：
-        linux-vdso.so.1 (0x00007ffff7ffa000)
+```C
-        libcap.so.2 => /usr/lib/libcap.so.2 (0x00007ffff79b2000)
+// defined in /usr/include/sys/ucontext.h
-        libc.so.6 => /usr/lib/libc.so.6 (0x00007ffff75fa000)
+/* Userlevel context.  */
-        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 => /usr/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007ffff7dd8000)
+typedef struct ucontext_t
+  {
+    unsigned long int uc_flags;
+    struct ucontext_t *uc_link;
+    stack_t uc_stack;           // the stack used by this context
+    mcontext_t uc_mcontext;     // the saved context
+    sigset_t uc_sigmask;
+    struct _libc_fpstate __fpregs_mem;
+  } ucontext_t;
+
+// defined in /usr/include/bits/types/stack_t.h
+/* Structure describing a signal stack.  */
+typedef struct
+  {
+    void *ss_sp;
+    size_t ss_size;
+    int ss_flags;
+  } stack_t;
+
+// difined in /usr/include/bits/sigcontext.h
+struct sigcontext
+{
+  __uint64_t r8;
+  __uint64_t r9;
+  __uint64_t r10;
+  __uint64_t r11;
+  __uint64_t r12;
+  __uint64_t r13;
+  __uint64_t r14;
+  __uint64_t r15;
+  __uint64_t rdi;
+  __uint64_t rsi;
+  __uint64_t rbp;
+  __uint64_t rbx;
+  __uint64_t rdx;
+  __uint64_t rax;
+  __uint64_t rcx;
+  __uint64_t rsp;
+  __uint64_t rip;
+  __uint64_t eflags;
+  unsigned short cs;
+  unsigned short gs;
+  unsigned short fs;
+  unsigned short __pad0;
+  __uint64_t err;
+  __uint64_t trapno;
+  __uint64_t oldmask;
+  __uint64_t cr2;
+  __extension__ union
+    {
+      struct _fpstate * fpstate;
+      __uint64_t __fpstate_word;
+    };
+  __uint64_t __reserved1 [8];
+};
 ```
-32 位程序则会显示 `linux-gate.so.1`，都是一个意思。
+就像下面这样：
+
+![](../pic/6.1.4_sigret.jpg)
+
+#### SROP
+SROP，即 Sigreturn Oriented Programming，正是利用了 Sigreturn 机制的弱点，来进行攻击。
+
+首先系统在执行 `sigreturn` 系统调用的时候，不会对 signal 做检查，它不知道当前的这个 frame 是不是之前保存的那个 frame。由于 `sigreturn` 会从用户栈上恢复恢复所有寄存器的值，而用户栈是保存在用户进程的地址空间中的，是用户进程可读写的。如果攻击者可以控制了栈，也就控制了所有寄存器的值，而这一切只需要一个 gadget：`syscall; ret;`。
+
+另外，这个 gadget 在一些系统上没有被内存随机化处理，所以可以在相同的位置上找到，参照下图：
+
+![](../pic/6.1.4_sigret_aslr.png)
+
+通过设置 `eax/rax` 寄存器，可以利用 `syscall` 指令执行任意的系统调用，然后我们可以将 `sigreturn` 和 其他的系统调用串起来，形成一个链，从而达到任意代码执行的目的。下面是一个伪造 frame 的例子：
+
+![](../pic/6.1.4_fake_frame.jpg)
+
+`rax=59` 是 `execve` 的系统调用号，参数 `rdi` 设置为字符串“/bin/sh”的地址，`rip` 指向系统调用 `syscall`，最后，将 `rt_sigreturn` 设置为 `sigreturn` 系统调用的地址。当 `sigreturn` 返回后，就会从这个伪造的 frame 中恢复寄存器，从而拿到 shell。
+
+下面是一个更复杂的例子：
+
+![](../pic/6.1.4_attack.png)
+
+1. 首先利用一个栈溢出漏洞，将返回地址覆盖为一个指向 `sigreturn` gadget 的指针。如果只有 `syscall`，则将 RAX 设置为 0xf，也是一样的。在栈上覆盖上 fake frame。其中：
+  - `RSP`：一个可写的内存地址
+  - `RIP`：`syscall; ret;` gadget 的地址
+  - `RAX`：`read` 的系统调用号
+  - `RDI`：文件描述符，即从哪儿读入
+  - `RSI`：可写内存的地址，即写入到哪儿
+  - `RDX`：读入的字节数，这里是 306
+2. `sigreturn` gadget 执行完之后，因为设置了 `RIP`，会再次执行 `syscall; ret;` gadget。payload 的第二部分就是通过这里读入到文件描述符的。这一部分包含了 3 个 `syscall; ret;`，fake frame 和其他的代码或数据。
+3. 接收完数据或，`read` 函数返回，返回值即读入的字节数被放到 `RAX` 中。我们的可写内存被这些数据所覆盖，并且 `RSP` 指向了它的开头。然后 `syscall; ret;` 被执行，由于 `RAX` 的值为 306，即 `syncfs` 的系统调用号，该调用总是返回 0，而 0 又是 `read` 的调用号。
+4. 再次执行 `syscall; ret;`，即 `read` 系统调用。这一次，读入的内容不重要，重要的是数量，让它等于 15，即 `sigreturn` 的调用号。
+5. 执行第三个 `syscall; ret;`，即 `sigreturn` 系统调用。从第二个 fake frame 中恢复寄存器，这里是 `execve("/bin/sh", ...)`。另外你还可以调用 `mprotect` 将某段数据变为可执行的。
+6. 执行 `execve`，拿到 shell。
+
+
+## pwnlib.rop.srop
+在 pwntools 中已经集成了 SROP 的利用工具，即 [pwnlib.rop.srop](http://docs.pwntools.com/en/stable/rop/srop.html)，直接使用类 `SigreturnFrame`，我们来看一下它的构造：
+```python
+>>> from pwn import *
+>>> context.arch
+'i386'
+>>> SigreturnFrame(kernel='i386')
+{'es': 0, 'esp_at_signal': 0, 'fs': 0, 'gs': 0, 'edi': 0, 'eax': 0, 'ebp': 0, 'cs': 115, 'edx': 0, 'ebx': 0, 'ds': 0, 'trapno': 0, 'ecx': 0, 'eip': 0, 'err': 0, 'esp': 0, 'ss': 123, 'eflags': 0, 'fpstate': 0, 'esi': 0}
+>>> SigreturnFrame(kernel='amd64')
+{'es': 0, 'esp_at_signal': 0, 'fs': 0, 'gs': 0, 'edi': 0, 'eax': 0, 'ebp': 0, 'cs': 35, 'edx': 0, 'ebx': 0, 'ds': 0, 'trapno': 0, 'ecx': 0, 'eip': 0, 'err': 0, 'esp': 0, 'ss': 43, 'eflags': 0, 'fpstate': 0, 'esi': 0}
+>>>
+>>> context.arch = 'amd64'
+>>> SigreturnFrame(kernel='amd64')
+{'r14': 0, 'r15': 0, 'r12': 0, 'rsi': 0, 'r10': 0, 'r11': 0, '&fpstate': 0, 'rip': 0, 'csgsfs': 51, 'uc_stack.ss_flags': 0, 'oldmask': 0, 'sigmask': 0, 'rsp': 0, 'rax': 0, 'r13': 0, 'cr2': 0, 'r9': 0, 'rcx': 0, 'trapno': 0, 'err': 0, 'rbx': 0, 'uc_stack.ss_sp': 0, 'r8': 0, 'rdx': 0, 'rbp': 0, 'uc_flags': 0, '__reserved': 0, '&uc': 0, 'eflags': 0, 'rdi': 0, 'uc_stack.ss_size': 0}
+```
+总共有三种，结构和初始化的值会 有所不同：
+- i386 on i386：32 位系统上运行 32 位程序
+- i386 on amd64：64 位系统上运行 32 位程序
+- amd64 on amd64：64 为系统上运行 64 位程序
 
 
 ## BackdoorCTF2017 Fun Signals
+```
+$ file funsignals_player_bin 
+funsignals_player_bin: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked, not stripped
+```
 这是一个 64 位静态链接的 srop，可以说是什么都没开。。。
 ```
 $ checksec -f funsignals_player_bin 
@@ -178,3 +262,4 @@ fake_flag_here_as_original_is_at_server\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\
 - [slides: Framing Signals a return to portable shellcode](https://tc.gtisc.gatech.edu/bss/2014/r/srop-slides.pdf)
 - [Sigreturn Oriented Programming](https://www.slideshare.net/AngelBoy1/sigreturn-ori)
 - [Sigreturn Oriented Programming is a real Threat](https://subs.emis.de/LNI/Proceedings/Proceedings259/2077.pdf)
+- [Sigreturn Oriented Programming (SROP) Attack攻击原理](http://www.freebuf.com/articles/network/87447.html)

doc/6.1.6_pwn_defconctf2015_fuckup.md

@@ -8,8 +8,21 @@
 
 ## ret2vdso 原理
 
+在你使用 `ldd` 命令时，通常会显示出 vDSO，如下：
+```
+$ ldd /usr/bin/ls
+        linux-vdso.so.1 (0x00007ffff7ffa000)
+        libcap.so.2 => /usr/lib/libcap.so.2 (0x00007ffff79b2000)
+        libc.so.6 => /usr/lib/libc.so.6 (0x00007ffff75fa000)
+        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 => /usr/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007ffff7dd8000)
+```
+32 位程序则会显示 `linux-gate.so.1`，都是一个意思。
+
+
 ## 题目解析
 
 ## Exploit
 
 ## 参考资料
+- `man vdso`
+- [Return to VDSO using ELF Auxiliary Vectors](http://v0ids3curity.blogspot.in/2014/12/return-to-vdso-using-elf-auxiliary.html)