WWW2Exec - atexit(), TLS存储和其他混淆指针

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__atexit 结构

atexit() 是一个函数，其他函数作为参数传递给它。 这些 函数 将在执行 exit() 或 main 的 返回 时被 执行。
如果你能 修改 这些 函数 的 地址 使其指向一个 shellcode，例如，你将 获得对进程的控制，但这目前更复杂。
目前要执行的 函数地址 被 隐藏 在几个结构后面，最终指向的地址不是函数的地址，而是 用 XOR 加密 和 随机密钥 进行位移的。因此，目前这个攻击向量在 x86 和 x64_86 上 不是很有用。
加密函数 是 PTR_MANGLE。 其他架构 如 m68k、mips32、mips64、aarch64、arm、hppa... 不实现加密 函数，因为它 返回与输入相同 的内容。因此，这些架构可以通过这个向量进行攻击。

你可以在 https://m101.github.io/binholic/2017/05/20/notes-on-abusing-exit-handlers.html 找到关于这个如何工作的详细解释。

link_map

如 在这篇文章中 所述，如果程序通过 return 或 exit() 退出，它将运行 __run_exit_handlers()，这将调用注册的析构函数。

重要代码是 (source):

ElfW(Dyn) *fini_array = map->l_info[DT_FINI_ARRAY];
if (fini_array != NULL)
{
ElfW(Addr) *array = (ElfW(Addr) *) (map->l_addr + fini_array->d_un.d_ptr);
size_t sz = (map->l_info[DT_FINI_ARRAYSZ]->d_un.d_val / sizeof (ElfW(Addr)));

while (sz-- > 0)
((fini_t) array[sz]) ();
}
[...]




// This is the d_un structure
ptype l->l_info[DT_FINI_ARRAY]->d_un
type = union {
Elf64_Xword d_val;	// address of function that will be called, we put our onegadget here
Elf64_Addr d_ptr;	// offset from l->l_addr of our structure
}

注意 map -> l_addr + fini_array -> d_un.d_ptr 是如何用来计算要调用的函数数组的位置的。

有几种选择：

• 覆盖 map->l_addr 的值，使其指向一个假的 fini_array，其中包含执行任意代码的指令。
• 覆盖 l_info[DT_FINI_ARRAY] 和 l_info[DT_FINI_ARRAYSZ] 条目（在内存中大致是连续的），使它们指向一个伪造的 Elf64_Dyn 结构，这将使得**array 再次指向攻击者控制的内存**区域。
• 这个写作 用一个受控内存的地址覆盖 l_info[DT_FINI_ARRAY]，该内存位于 .bss 中，包含一个假的 fini_array。这个假数组首先包含一个 one gadget 地址，将被执行，然后是这个假数组的地址与**map->l_addr的差值**，使得 *array 指向假数组。
• 根据该技术的主要帖子和这个写作，ld.so 在栈上留下一个指向 ld.so 中二进制 link_map 的指针。通过任意写入，可以覆盖它并使其指向一个由攻击者控制的假 fini_array，其中包含一个 one gadget 的地址，例如。

在前面的代码之后，您可以找到另一个有趣的代码部分：

/* Next try the old-style destructor.  */
ElfW(Dyn) *fini = map->l_info[DT_FINI];
if (fini != NULL)
DL_CALL_DT_FINI (map, ((void *) map->l_addr + fini->d_un.d_ptr));
}

在这种情况下，可以通过指向伪造的 ElfW(Dyn) 结构来覆盖 map->l_info[DT_FINI] 的值。找到 更多信息这里。

TLS-Storage dtor_list 在 __run_exit_handlers 中的覆盖

正如 这里解释的，如果程序通过 return 或 exit() 退出，它将执行 __run_exit_handlers()，该函数将调用任何注册的析构函数。

来自 _run_exit_handlers() 的代码：

/* Call all functions registered with `atexit' and `on_exit',
in the reverse of the order in which they were registered
perform stdio cleanup, and terminate program execution with STATUS.  */
void
attribute_hidden
__run_exit_handlers (int status, struct exit_function_list **listp,
bool run_list_atexit, bool run_dtors)
{
/* First, call the TLS destructors.  */
#ifndef SHARED
if (&__call_tls_dtors != NULL)
#endif
if (run_dtors)
__call_tls_dtors ();

__call_tls_dtors() 的代码：

typedef void (*dtor_func) (void *);
struct dtor_list //struct added
{
dtor_func func;
void *obj;
struct link_map *map;
struct dtor_list *next;
};

[...]
/* Call the destructors.  This is called either when a thread returns from the
initial function or when the process exits via the exit function.  */
void
__call_tls_dtors (void)
{
while (tls_dtor_list)		// parse the dtor_list chained structures
{
struct dtor_list *cur = tls_dtor_list;		// cur point to tls-storage dtor_list
dtor_func func = cur->func;
PTR_DEMANGLE (func);						// demangle the function ptr

tls_dtor_list = tls_dtor_list->next;		// next dtor_list structure
func (cur->obj);
[...]
}
}

对于 tls_dtor_list 中的每个注册函数，它将从 cur->func 解码指针，并使用参数 cur->obj 调用它。

使用这个 GEF 的分支 中的 tls 函数，可以看到实际上 dtor_list 非常 接近 栈保护 和 PTR_MANGLE cookie。因此，通过对其进行溢出，可以 覆盖 cookie 和 栈保护。
覆盖 PTR_MANGLE cookie，将其设置为 0x00，将意味着用于获取真实地址的 xor 只是配置的地址。然后，通过写入 dtor_list，可以 链接多个函数 及其 地址 和 参数。

最后注意，存储的指针不仅会与 cookie 进行异或运算，还会旋转 17 位：

0x00007fc390444dd4 <+36>:	mov    rax,QWORD PTR [rbx]      --> mangled ptr
0x00007fc390444dd7 <+39>:	ror    rax,0x11		        --> rotate of 17 bits
0x00007fc390444ddb <+43>:	xor    rax,QWORD PTR fs:0x30	--> xor with PTR_MANGLE

在添加新地址之前，您需要考虑这一点。

在原始帖子中找到一个示例。

__run_exit_handlers 中的其他损坏指针

此技术在这里中进行了说明，并再次依赖于程序通过调用 return 或 exit() 退出，因此调用了**__run_exit_handlers()**。

让我们检查一下该函数的更多代码：

while (true)
{
struct exit_function_list *cur;

restart:
cur = *listp;

if (cur == NULL)
{
/* Exit processing complete.  We will not allow any more
atexit/on_exit registrations.  */
__exit_funcs_done = true;
break;
}

while (cur->idx > 0)
{
struct exit_function *const f = &cur->fns[--cur->idx];
const uint64_t new_exitfn_called = __new_exitfn_called;

switch (f->flavor)
{
void (*atfct) (void);
void (*onfct) (int status, void *arg);
void (*cxafct) (void *arg, int status);
void *arg;

case ef_free:
case ef_us:
break;
case ef_on:
onfct = f->func.on.fn;
arg = f->func.on.arg;
PTR_DEMANGLE (onfct);

/* Unlock the list while we call a foreign function.  */
__libc_lock_unlock (__exit_funcs_lock);
onfct (status, arg);
__libc_lock_lock (__exit_funcs_lock);
break;
case ef_at:
atfct = f->func.at;
PTR_DEMANGLE (atfct);

/* Unlock the list while we call a foreign function.  */
__libc_lock_unlock (__exit_funcs_lock);
atfct ();
__libc_lock_lock (__exit_funcs_lock);
break;
case ef_cxa:
/* To avoid dlclose/exit race calling cxafct twice (BZ 22180),
we must mark this function as ef_free.  */
f->flavor = ef_free;
cxafct = f->func.cxa.fn;
arg = f->func.cxa.arg;
PTR_DEMANGLE (cxafct);

/* Unlock the list while we call a foreign function.  */
__libc_lock_unlock (__exit_funcs_lock);
cxafct (arg, status);
__libc_lock_lock (__exit_funcs_lock);
break;
}

if (__glibc_unlikely (new_exitfn_called != __new_exitfn_called))
/* The last exit function, or another thread, has registered
more exit functions.  Start the loop over.  */
goto restart;
}

*listp = cur->next;
if (*listp != NULL)
/* Don't free the last element in the chain, this is the statically
allocate element.  */
free (cur);
}

__libc_lock_unlock (__exit_funcs_lock);

变量 f 指向 initial 结构，具体调用哪个函数取决于 f->flavor 的值。
根据该值，调用的函数地址会在不同的位置，但它始终是 demangled 的。

此外，在选项 ef_on 和 ef_cxa 中，也可以控制一个 argument。

可以在调试会话中使用 GEF 检查 initial 结构，命令为 gef> p initial。

要利用这一点，你需要 leak 或者擦除 PTR_MANGLEcookie，然后用 system('/bin/sh') 覆盖 initial 中的 cxa 条目。
你可以在 关于该技术的原始博客文章 中找到这个例子的说明。