radare2逆向笔记
最近刚开始学习逆向(Reverse Engineering), 发现其学习曲线也是挺陡峭的, 而网上的
许多writeup文章主旨总结就六个字:"你们看我屌吗?" ...几近炫技而对初学者不太友好.
所以我打算以初学者的身份来写写自己从入门到深入的经历.
准备
当前许多逆向的writeup倾向于使用IDA-Pro, 而且似乎都依赖于F5(反编译的快捷键), 直接
从二进制文件转成了可读的C代码. 这对于实际工作来说也许是个捷径, 但对于学习来说却
没什么好处. 所以本文逆向采用了另一个开源的(但也同样强大的)二进制分析工具--Radare2.
如果你是个资深的逆向人员, 那么从本文也可以了解下radare2的一些功能.
知识准备
逆向软件的时候往往面对的是汇编代码, 所以对于指令集要有个大致的认识, 另外对于一些
模式(pattern), 比如函数入口(prologue), 出口(epilogue)和函数调用约定(calling convention)
等也要有所了解. 关于这类知识可以将RE4B(Reverse Engineering for Beginners)
这本书作为参考. 书虽然比较厚, 但比较全面, 包括了X86/ARM/MIPS的内容和许多有趣的历史典故,
一开始可以粗略扫一遍, 遇到问题再回头仔细阅读相关部分即可.
工具准备
当了解了基本汇编知识后(目前x86足矣), 就可以开始准备工具了. 说起工具我想起了一个寓言:
年轻人学有所成, 出山前问师父: "我准备练习武器, 请问哪种武器能让我战无不胜呢?"
师父说: "武器? 如果你的武器比你的头脑更加锋利, 那你将一无是处".
无论何时, 个人的头脑和思维永远是最重要的, 而武器只是工具, 永远不要让工具取代了你的思考.
当然也不是要你肉眼反汇编, 总之...你懂就行了! 我在Linux环境工作, 用到的几个工具如下:
- radare2工具集(用于静态分析)
- gdb(用于调试)
- peda(一个gdb的插件)
目标准备
初步打算是这一系列逆向文章使用IOLI的crackme文件来作为目标, 总共3个平台(Linux/Win32和Arm),
每个平台有10个二进制文件, 都是从同样的源码编译而来的. 可以从radare的git上下载.
crackme0x00
好的, 这是第一个目标, 首先了解你的敌人:
rabin2 -I crackme0x00
rabin2是radare2套件中的一个工具, 主要用来提取二进制文件中的信息, 输出如下:
arch x86
binsz 7537
bintype elf
bits 32
canary false
class ELF32
crypto false
endian little
havecode true
intrp /lib/ld-linux.so.2
lang c
linenum true
lsyms true
machine Intel 80386
maxopsz 16
minopsz 1
nx true
os linux
pcalign 0
pic false
relocs true
relro partial
rpath NONE
static false
stripped false
subsys linux
va true
然后查看.rodata字段里的字符串:
rabin2 -z crackme0x00
输出如下:
000 0x00000568 0x08048568 24 25 (.rodata) ascii IOLI Crackme Level 0x00\n
001 0x00000581 0x08048581 10 11 (.rodata) ascii Password:
002 0x0000058f 0x0804858f 6 7 (.rodata) ascii 250382
003 0x00000596 0x08048596 18 19 (.rodata) ascii Invalid Password!\n
004 0x000005a9 0x080485a9 15 16 (.rodata) ascii Password OK :)\n
运行一下该程序:
$ ./crackme0x00
IOLI Crackme Level 0x00
Password: 123456
Invalid Password!
看样子是要输入密码, 从rabin2的字符串输出里看到250382也许就是密码, 我们可以输入试试:
$ ./crackme0x00
IOLI Crackme Level 0x00
Password: 250382
Password OK :)
好吧! 看样子确实是. 毕竟是第一关, 有点简单了. 但我还是先假装不知道吧:)
如果目的是进入到Password OK分支, 那么我们可以有多种解法, 如分析密码的算法,
修改原文件(打patch), 利用漏洞, fuzzy等, 下面挑几个说说.
解法1: 逆向分析
话不多说, 打开radare2:
r2 -A crackme0x00
进入后自动跳转到了函数入口0x08048360, 然后用pdf命令来查看汇编代码:
[x] Analyze all flags starting with sym. and entry0 (aa)
[x] Analyze len bytes of instructions for references (aar)
[x] Analyze function calls (aac)
[x] Use -AA or aaaa to perform additional experimental analysis.
[x] Constructing a function name for fcn.* and sym.func.* functions (aan)
-- You can 'copy/paste' bytes using the cursor in visual mode 'c' and using the 'y' and 'Y' keys
[0x08048360]> pdf @ sym.main
pdf表示p(打印)d(反汇编)f(函数), @表示取地址, sym.main为函数符号, 也可以用十六进制整数地址表示.
在r2中查看这些指令的帮助只要在后面输入?即可, 比如p?查看打印类的命令,pd?查看打印反汇编类的命令.
打印反汇编的输出如下:
;-- main:
/ (fcn) main 127
| main ();
| ; var int local_18h @ ebp-0x18
| ; var int local_4h @ esp+0x4
| ; DATA XREF from 0x08048377 (entry0)
| 0x08048414 55 push ebp
| 0x08048415 89e5 mov ebp, esp
| 0x08048417 83ec28 sub esp, 0x28 ; '('
| 0x0804841a 83e4f0 and esp, 0xfffffff0
| 0x0804841d b800000000 mov eax, 0
| 0x08048422 83c00f add eax, 0xf
| 0x08048425 83c00f add eax, 0xf
| 0x08048428 c1e804 shr eax, 4
| 0x0804842b c1e004 shl eax, 4
| 0x0804842e 29c4 sub esp, eax
| 0x08048430 c70424688504. mov dword [esp], str.IOLI_Crackme_Level_0x00 ; [0x8048568:4]=0x494c4f49 ; "IOLI Crackme Level 0x00\n"
| 0x08048437 e804ffffff call sym.imp.printf ; int printf(const char *format)
| 0x0804843c c70424818504. mov dword [esp], str.Password: ; [0x8048581:4]=0x73736150 ; "Password: "
| 0x08048443 e8f8feffff call sym.imp.printf ; int printf(const char *format)
| 0x08048448 8d45e8 lea eax, [local_18h]
| 0x0804844b 89442404 mov dword [local_4h], eax
| 0x0804844f c704248c8504. mov dword [esp], 0x804858c ; [0x804858c:4]=0x32007325
| 0x08048456 e8d5feffff call sym.imp.scanf ; int scanf(const char *format)
| 0x0804845b 8d45e8 lea eax, [local_18h]
| 0x0804845e c74424048f85. mov dword [local_4h], str.250382 ; [0x804858f:4]=0x33303532 ; "250382"
| 0x08048466 890424 mov dword [esp], eax
| 0x08048469 e8e2feffff call sym.imp.strcmp ; int strcmp(const char *s1, const char *s2)
| 0x0804846e 85c0 test eax, eax
| ,=< 0x08048470 740e je 0x8048480
| | 0x08048472 c70424968504. mov dword [esp], str.Invalid_Password ; [0x8048596:4]=0x61766e49 ; "Invalid Password!\n"
| | 0x08048479 e8c2feffff call sym.imp.printf ; int printf(const char *format)
| ,==< 0x0804847e eb0c jmp 0x804848c
| || ; JMP XREF from 0x08048470 (main)
| |`-> 0x08048480 c70424a98504. mov dword [esp], str.Password_OK_: ; [0x80485a9:4]=0x73736150 ; "Password OK :)\n"
| | 0x08048487 e8b4feffff call sym.imp.printf ; int printf(const char *format)
| | ; JMP XREF from 0x0804847e (main)
| `--> 0x0804848c b800000000 mov eax, 0
| 0x08048491 c9 leave
\ 0x08048492 c3 ret
一个典型的32位Linux程序, 这时候要想起函数的调用约定是通过栈来传参, 如果忘了可以再看看RE4B哦.
看到main函数的汇编代码了, 就开始分析了, 我不想像一些文章那样贴个图就说"显而易见, 这里的作用是XXX",
毕竟我也只是个新手, 虽然这只是一个超简单的crackme, 但因为是第一次, 我还是把流程完整地走一遍.
有了汇编接下来就开始分析了, r2和IDA一样可以自己写注释和修改变量名称, 在此之前我们先创建一个工程,
以保存这些修改:
[0x08048360]> Ps ioli0x00
这条指令的意思是保存一个名为ioli0x00的(新)项目, 通常默认保存在~/.config/radare2/projects里.
以P开头的命令是项目工程管理相关(Project managment), 还记得之前说的吗,
如果不记得命令, 可以通过P?来查看帮助.
然后跳转到main并打印本地局部变量:
[0x08048360]> s main
[0x08048414]> afv
var int local_4h @ esp+0x4
var int local_18h @ ebp-0x18
s表示seek, 跳转后发现我们已经到了0x08048414, afv表示a(分析)f(函数)v(变量), 可以看到有两个局部变量.
(其实只有一个, 因为esp+0x4是传给子函数的参数).
再回到前面的汇编看看, 从0x08048448到0x08048456这几条汇编可以发现local_4h是local_18h的地址(指针),
而且local_4h是scanf的第二个参数, scanf的第一个参数为0x804858c, 这个地址应该是个字符串, 我们打印下看看:
[0x08048414]> ps @ 0x804858c
%s
那么local_18h应该就是用户输入的字符串了, 我们先给他们改个好听的名字:
afvn local_18h input
afv-local_4h
afv-表示删除某个名字, 这里删除了local_4h因为它其实不是本地变量, 这时再次打印汇编就能看到改好的名字了:
0x08048448 8d45e8 lea eax, [input]
0x0804844b 89442404 mov dword [esp+4], eax
0x0804844f c704248c8504. mov dword [esp], 0x804858c ; [0x804858c:4]=0x32007325
0x08048456 e8d5feffff call sym.imp.scanf ; int scanf(const char *format)
0x0804845b 8d45e8 lea eax, [input]
0x0804845e c74424048f85. mov dword [esp+4], str.250382 ; [0x804858f:4]=0x33303532 ; "250382"
0x08048466 890424 mov dword [esp], eax ; 这句和上一句相当于push str.250382; push eax
0x08048469 e8e2feffff call sym.imp.strcmp ; int strcmp(const char *s1, const char *s2)
0x0804846e 85c0 test eax, eax
这下就能比较清楚的看出上述代码的核心目的了, 大约是:
char input[N];
scanf("%s", input)
strcmp(input, "250382")
由前面的sub esp, 0x28可知, 这里的N应该小于40(没错! 这里有一个栈溢出漏洞!). 不过对于函数
prologue之后的几条汇编我还不是很明白作用是是啥, 希望有大神能告知一下~
至此, crackme0x00的分析基本完成. 虽然有些步骤看起来很繁琐, 但对于分析大型项目还是很有用的.
尤其是给变量/参数命名, 给函数/代码块命名, 这样会使得分析过程步步为营, 柳暗花明.
解法2: 修改程序
当我们能直接接触程序并且有修改权限时, 那么修改该二进制文件也是个快速通关的好办法!
回到刚刚的汇编输出, 我们看到0x08048470这行有一个跳转分支:
0x0804846e 85c0 test eax, eax
,=< 0x08048470 740e je 0x8048480
| 0x08048472 c70424968504. mov dword [esp], str.Invalid_Password ; [0x8048596:4]=0x61766e49 ; "Invalid Password!\n"
| 0x08048479 e8c2feffff call sym.imp.printf ; int printf(const char *format)
,==< 0x0804847e eb0c jmp 0x804848c
|| ; JMP XREF from 0x08048470 (main)
|`-> 0x08048480 c70424a98504. mov dword [esp], str.Password_OK_: ; [0x80485a9:4]=0x73736150 ; "Password OK :)\n"
| 0x08048487 e8b4feffff call sym.imp.printf ; int printf(const char *format)
| ; JMP XREF from 0x0804847e (main)
`--> 0x0804848c b800000000 mov eax, 0
test a, b的意思是若a AND b为0, 则设置ZF位(以及SF/PF), je表示若ZF位被设置则跳转,
说人话就是判断前一个函数的返回值是否为0(eax保存strcmp的返回值), 若为0则跳转到0x8048480(打印"Password OK 😃\n"),
所以, 我们只需要把je改成无条件跳转jmp就可以啦!
不过这时候要重新打开r2:
r2 -w crackme0x00
-w参数表示以可写的方式打开程序, 而之前我们的打开方式是只读滴! 或者在之前的会话中输入:
[0x08048414]> eval cfg.write=true
也同样能获得修改文件的权限.
改好之后首先我们先跳转到想要修改指令的地方:
[0x08048414]> s 0x08048470
[0x08048470]>
这里的机器码是0x740e, 反汇编为je 0x10, 不懂怎么反? 这时候就要介绍radare2中的另一个工具rasm2了:
$ rasm2 -a x86 -b 32 -d "0x740e"
je 0x10
$ rasm2 -a x86 -b 32 "je 0x10"
740e
-a为CPU架构, -b为CPU寄存器位数, -d表示反汇编, 是不是很直观? 接下来我们要把jz改为jmp:
$ rasm2 -a x86 -b 32 "jmp 0x10"
eb0e
也就是说把74改为eb就行了! 只改一个字节, 怎么操作? 如下:
[0x08048470]> px 20
- offset - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0123456789ABCDEF
0x08048470 740e c704 2496 8504 08e8 c2fe ffff eb0c t...$...........
0x08048480 c704 24a9 ..$.
[0x08048470]> wx eb
[0x08048470]> px 20
- offset - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0123456789ABCDEF
0x08048470 eb0e c704 2496 8504 08e8 c2fe ffff eb0c ....$...........
0x08048480 c704 24a9 ..$.
px表示以hexdump形式打印当前位置的N个字节,wx表示在当前位置写入
如果有疑问, 别忘了你的好帮手?哦,px?和wx?都能查看对应的帮助.
OK现在改好了, 退出r2, 再运行下试试:
./crackme0x00
IOLI Crackme Level 0x00
Password: fuckme
Password OK :)
现在输入任何密码都能通关啦!
解法3: 利用漏洞
刚刚在说解法1时, 最后看到了在scanf函数的执行过程中, 存在一个栈溢出漏洞, 先写个小bash脚本验证下:
#!/bin/bash
for i in {1..50};do
input=$(cat /dev/urandom | tr -dc 'a-z0-9' | head -c $i)
echo $input | ./crackme0x00
if [ $? -ne 0 ];then
echo "OOOOOps!!! input($input) of length $i crush this program!"
break
fi
done
输出为:
...
...
550 Segmentation fault | ./crackme0x00
OOOOOps!!! input(rvibn45fg3eugqg6257rtyazsqclz) of length 29 crush this program!
实锤溢出跑不掉了. 那么利用这个漏洞, 我们同样可以实现通关, 甚至可以获得任意系统命令执行!
首先查看二进制安全选项:
$ gdb crackme0x00
Reading symbols from crackme0x00...(no debugging symbols found)...done.
(gdb) source ~/tools/peda/peda.py
gdb-peda$ checksec
CANARY : disabled
FORTIFY : disabled
NX : ENABLED
PIE : disabled
RELRO : Partial
gdb-peda$ aslr
ASLR is OFF
~/tools/peda就是下载的peda路径, 可以直接从github上拉最新的.
可以看到NX是开着的, 但是很幸运, ASLR没有开, 不过就算开了并不影响这节的示例, 结尾会说原因.
刚刚bash脚本的输出告诉我们输入长为29字节的时候程序就崩溃了, 那么猜测29字节开始就覆盖了EIP,
但毕竟是猜测, 二进制的世界不接受模棱两可的答案!
首先生成一组De Bruijn模式的序列, 目的只是为了在溢出时候确认位置, 你用自己的方法也可以,
这里用ragg2生成(ragg2也是radare2套件中的一个小工具):
$ ragg2 -P 40 -r > patt.txt
$ cat patt.txt
AAABAACAADAAEAAFAAGAAHAAIAAJAAKAALAAMAAN
然后启动radare2并且将patt.txt文件的内容作为调试程序的标准输入:
$ cat > crackme0x00.rr2 <<EOF
#!/usr/bin/env rabin2
stdin=./patt.txt
EOF
$ r2 -e dbg.profile=crackme0x00.rr2 -d crackme0x00
进入r2交互界面之后, 依次输入d(调试)c(继续)和wopO:
Process with PID 7943 started...
= attach 7943 7943
bin.baddr 0x08048000
Using 0x8048000
asm.bits 32
-- See you at the defcon CTF
[0xf76e6a20]> dc
IOLI Crackme Level 0x00
Password: Invalid Password!
child stopped with signal 11
[+] SIGNAL 11 errno=0 addr=0x414b4141 code=1 ret=0
[0x414b4141]> wopO eip
28
wopO value表示在De Bruijn序列中找到value所代表的偏移量, 当然你也可以在patt.txt
中数数, eip当前的位置为0x414b4141(即ascii AKAA), 也就是说输入28字节以后就开始覆盖eip
地址了, 确定具体的溢出位置之后, 接下来要做的就是控制PC指针, 劫持运行流程.
还记得解法2时要跳转到正确分支的地址吗? 不错就是0x08048480, 来试试呗, 注意字节序哦:
$ python2 -c "print 'A'*28+'\x80\x84\x04\x08'" | ./crackme0x00
IOLI Crackme Level 0x00
Password: Invalid Password!
Password OK :)
Segmentation fault
成功执行了打印"Password OK"的分支, 但还是有点不完美, 因为最后没有清理好现场, 不过这足以说明我们
能够掌控执行流程了!
一个优雅的exploit在劫持控制流程后还应该优雅退出, 而为了执行更多函数, 比如system,exit等, 就需要知道
libc的(基)地址, 这里ASLR没开所以很容易获得所有libc函数的地址, 利用ROP链就能做任何你想做的事,
这里就不深入了!
解法4: 利用Fuzzy
这个方法综合了上述的一些方式, 我们可以用暴力破解的方式来获取密码, 也可以利用afl或者libFuzzer
来自动化找出该程序潜在的bug(配合QEMU). 这种方式的坏处是太暴力了, 让妹子不敢靠近(逃)； 好处
则是在一定程度上解放了大脑, 用计算机来帮我们计算, 算力越强就越有可能找到突破点!
总结
本来是想多写几个crackme的, 但是由于这是第一篇, 就讲详细一点, 以后会深入一些更复杂和的程序,
写几篇真正意义上的writeup. 总结一下求解crackme类问题的方法, 1)逆向分析, 2)修改程序, 3)利用漏洞,
4)利用Fuzzy. 通常我们在遇到实际问题时是会将这些方式结合起来用的, 比如虽然逆向分析了一部分代码,
但某部分算法特别复杂, 那么就会借用Fuzzy的思想, 对这部分逻辑进行Symbolic Execution, 以最快的方式解决战斗!
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