《黑客攻防-系统实战》--shellcode

shellcode

　　shellcode 是一组可注入的指令，可以在被攻击得到程序内运行，因为shellcode要直接操作寄存器和程序函数，所以通常用汇编语言编写并被翻译为十六进制操作码，因此不能用高级语言编写shellcode, 即使细微的差别有可能导致shellcode无法准确执行，这些导致编写shellcode难度的原因

　　shellcode最初的作用是漏洞利用程序的特殊部分，破解漏洞就是预先把shellcode注入到缓冲区，然后欺骗目标程序执行它

 

理解系统调用

　　写shellcode的目的就是想让目标程序以不同于设计者预期的方式运行，而操纵程序的方式之一就是强制它产生系统调用，通过系统调用可以获取一些特权操作，访问系统内核，

　　调用系统调用方法：1）使用C库包装（libc） 2)使用汇编指令（把适当的参数加载到寄存器，然后调用软中断）执行系统调用

 

系统调用的过程

　　linux环境程序通过int 0x80软中断来执行系统调用，程序执行int  0x80时，CPU切换到内核模式并执行相应的系统调用，使用fastcall约定， 提高寄存器的使用率

__fastcall调用的主要特点就是快，因为它是通过寄存器来传送参数的（实际上，它用ECX和EDX传送前两个双字（DWORD）或更小的参数，
　　　　　　剩下的参数仍旧自右向左压栈传送，被调用的函数在返回前清理传送参数的内存栈），在函数名修饰约定方面，它和前两者均不同。
　　　　　　__fastcall方式的函数采用寄存器传递参数，VC将函数编译后会在函数名前面加上”@”前缀，在函数名后加上”@”和参数的字节数。


__cdecl (The C default calling convention）即C调用约定按从右至左的顺序压参数入栈，由调用者把参数弹出栈。对于传送参数的内存栈是由调用者来维护的。
　　　　　　另外，在函数名修饰约定方面也有所不同。 _cdecl是C和C++程序的缺省调用方式。每一个调用它的函数都包含清空堆栈的代码，所以产生的可执行文件大小
　　　　　　会比调用_stdcall函数的大

__stdcall是Pascal方式清理C方式压栈，通常用于Win32 Api中，函数采用从右到左的压栈方式，自己在退出时清空堆栈。VC将函数编译后会在函数名前面加上下划线前缀，
　　　　　　在函数名后加上”@”和参数的字节数。 int f(void *p) –>> _f@4(在外部汇编语言里可以用这个名字引用这个函数)

参考： https://blog.csdn.net/sunriver2000/article/details/84913380

调用过程：

　　1）系统调用编号载入EAX

　　2）把系统调用参数压入栈中（注意：最多支持6个参数，分别保存在：EBX,ECX,EDX,ESI,EDI,EBP,  超过六个，通过第一个指定数据结构传递）

　　3）执行int 0x80指令

　　4）CPU切换到内核模式

　　5）执行系统调用

举个例子：

　　

#include <stdio.h>

int main()
{
    exit(0);
    return 0;
}

exit() -> _exit()

反汇编看一下：

 

 

 call   *%gs:0x10     ;系统调用从这里进入,会调用到int80

mov 0x4(%esp), %ebx; 退出把系统调用参数加载到ebx, 系统调用之前压栈

编写shellcode

注意：

　　shellcode大小：由于较小的shellcode 可以注入更多的缓冲区，可以用来攻击更多的程序，所以要使得shellcode尽量保持简单，紧凑

　　当攻击问题程序的时候，需要把shellcode复制到缓存区，另外还要加上调用shellcode的指令， 所以必须要小

分析程序：

　　前面exit系统调用分析主要完成三个动作：

　　1）把0放到EBX

　　2）把1放到EAX

　　3）执行int  0x80 指令来产生系统调用

1. hello.c

section .data                           ;section declaration
msg     db      "Hello, world!",0xA     ;our dear string
len     equ     $ - msg                 ;length of our dear string
section .text                           ;section declaration
                       ;we must export the entry point to the ELF linker or
   global _start       ;loader. They conventionally recognize _start as their
                       ;entry point. Use ld -e foo to override the default.
_start:
;write our string to stdout
       mov     eax,4   ;system call number (sys_write)
       mov     ebx,1   ;first argument: file handle (stdout)
       mov     ecx,msg ;second argument: pointer to message to write
       mov     edx,len ;third argument: message length
       int     0x80    ;call kernel
;and exit
       mov     eax,1   ;system call number (sys_exit)
       xor     ebx,ebx ;first syscall argument: exit code
       int     0x80    ;call kernel

2. objdump -d hello

foobar:     fiobjdump -d foobarle format elf32-i386


Disassembly of section .text:

08049000 <.text>:
 8049000:    b8 04 00 00 00           mov    $0x4,%eax
 8049005:    bb 01 00 00 00           mov    $0x1,%ebx
 804900a:    b9 00 a0 04 08           mov    $0x804a000,%ecx
 804900f:    ba 0e 00 00 00           mov    $0xe,%edx
 8049014:    cd 80                    int    $0x80
 8049016:    b8 01 00 00 00           mov    $0x1,%eax
 804901b:    31 db                    xor    %ebx,%ebx
 804901d:    cd 80                    int    $0x80

 

3. 把操作码写到字符串数组中执行

char shellcode[] = "\xb8\x04\x00\x00\x00"

　　　　　　　　"\xbb\x01\x00\x00\x00"

　　　　　　　　"\xb9\x00\xa0\x04\x08"

　　　　　　　　"\xba\x0e\x00\x00\x00"

　　　　　　　　"\xcd\x80"

　　　　　　　　"\xb8\x01\x00\x00\x00"

　　　　　　　　"\x31\xdb"

　　　　　　　　"\xcd\x80"

 

gcc -o wack wack.c -m32 -z execstack

 

跳板技术（转https://zhuanlan.zhihu.com/p/88459547）

程序每次运行后在内存中的指令地址都是变化的，所以shellcode入口地址也是动态的，所以为了能够动态找到shellcode的位置，引入了跳板技术。

如图所示，左边表示存储返回地址的栈帧填充为shellcode入口地址，这种方式下次运行时入口地址将发生变化导致失败，右边表示跳板技术后，通过esp来定位shellcode，这种方式可保证下次运行exp依然有效。

 

 

跳板技术是用来动态跳转shellcode的，shellcode代码需要从函数返回后esp的栈顶位置开始，然后函数返回到JMP ESP指令处，指令执行后跳到esp位置进入shellcode入口。

注: 对于不同的返回指令的不同，函数返回后esp的指向也有所不同。一般执行ret指令后esp+4，此时shellcode放在存放返回地址的栈帧的下一位置。若是ret N指令，执行后esp+4+N，则shellcode需要放在计算出的对应位置处才行。JMP ESP指令的地址要已知，在xp中JMP ESP可以通过加载kernel32.dll、user32.dll、mfc32.dll等这些经常被加载到内存中的库中寻找，一般地址都是确定的。利用C实现查找代码如下：

# include <stdio.h>
#include <windows.h>
 
main()
{
    HINSTANCE hLib;
    hLib = LoadLibrary("user32.dll");
    if(!hLib)
    {
        printf("Load dll error!\n");
        exit(0);
    }
 
    byte* ptr = (byte*) hLib;
    int address;
    int position;
    bool done_flag = false;
 
    for(position=0; !done_flag; position++)
    {
        try
        {
            if(ptr[position] == 0xFF && ptr[position+1] == 0xE4)
            {
             // jmp esp 的机器码 为 0xFFE4
                address = (int)ptr + position;
                printf("Find OPcode at 0x%08lX\n", address);
            }
        }
        catch(...)
        {
            address = (int)ptr + position;
            printf("End of 0x%08lX\n", address);
            done_flag = true;
        }
    }
}

 

抬高栈顶保护shellcode 

如果shellcode放在返回地址栈帧之前，那么在函数返回后栈顶位置会在shellcode下方，虽然出栈后的数据不被清空，但是却会受入栈操作的影响，所以shellcode中若存在push操作，很有可能破坏shellcode结构：

 

所以要在shellcode开头适当先抬高栈顶让shellcode在栈顶下方，这样push就不会影响shellcode。

抬高栈顶可以用sub esp, N，N大于shellcode长度即可。