이번 포스팅에서는 가장 기본인 hello world 프로그램을 MIPS아키텍쳐에서 리버싱을 해본 것을 다루어보도록하겠습니다.

추후 분기문, 반복문 등 기본적인 구문에 대해서 하나씩 추가해 볼 생각입니다.


MIPS에서 사용하는 레지스터에 대한 설명과 기본적인 명령어에 대한 설명은 아래 이곳을 참조하였습니다.

[참조] http://logos.cs.uic.edu/366/notes/mips%20quick%20tutorial.htm


1. C소스

몇 줄안되지만 리버싱해볼 프로그램을 먼저 살펴보겠습니다.


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//hello.c
#include <stdio.h>
 
int main(int argc, char *argv[]){
 
    printf("argc    = %d\n", argc);
    printf("argv[0] = %s\n", argv[0]);
    printf("argv[1] = %s\n", argv[1]);
 
    return 0;
}




메인함수에서 argc와 argv들을 출력해는 프로그램입니다.

./hello hi

[출력예시]

argc        = 2

argv[0]     = /root/hello

argv[1]     = hi


2. Disassemble Code

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   0x00400640 <+0>:      addiu    sp,sp,-32
   0x00400644 <+4>:      sw     ra,28(sp)
   0x00400648 <+8>:      sw     s8,24(sp)
   0x0040064c <+12>:     move     s8,sp
   0x00400650 <+16>:     sw     a0,32(s8)
   0x00400654 <+20>:     sw     a1,36(s8)
   0x00400658 <+24>:     lui     v0,0x40
   0x0040065c <+28>:     addiu    v0,v0,2144
   0x00400660 <+32>:     move     a0,v0
   0x00400664 <+36>:     lw     a1,32(s8)
   0x00400668 <+40>:     jal     0x400500 <printf@plt>
   0x0040066c <+44>:     move     at,at
   0x00400670 <+48>:     lui     v0,0x40
   0x00400674 <+52>:     addiu    v1,v0,2160
   0x00400678 <+56>:     lw     v0,36(s8)
   0x0040067c <+60>:     lw     v0,0(v0)
   0x00400680 <+64>:     move     a0,v1
   0x00400684 <+68>:     move     a1,v0
   0x00400688 <+72>:     jal     0x400500 <printf@plt>
   0x0040068c <+76>:     move     at,at
   0x00400690 <+80>:     lui     v0,0x40
   0x00400694 <+84>:     addiu    v1,v0,2176
   0x00400698 <+88>:     lw     v0,36(s8)
   0x0040069c <+92>:     addiu    v0,v0,4
   0x004006a0 <+96>:     lw     v0,0(v0)
   0x004006a4 <+100>:    move     a0,v1
   0x004006a8 <+104>:    move     a1,v0
   0x004006ac <+108>:    jal     0x400500 <printf@plt>
   0x004006b0 <+112>:    move     at,at
   0x004006b4 <+116>:    move     v0,zero
   0x004006b8 <+120>:    move     sp,s8
   0x004006bc <+124>:    lw     ra,28(sp)
   0x004006c0 <+128>:    lw     s8,24(sp)
   0x004006c4 <+132>:    addiu    sp,sp,32
   0x004006c8 <+136>:    jr     ra
   0x004006cc <+140>:    move     at,at




gdb에서 확인한 Disassemble Code 전체 입니다. 부분부분 잘라서 확인해봅시다.


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   0x00400640 <+0>:        addiu   sp,sp,-32
   0x00400644 <+4>:        sw      ra,28(sp)
   0x00400648 <+8>:        sw      s8,24(sp)
   0x0040064c <+12>:     move    s8,sp



첫 번째 라인을 보면 addiu sp,sp,-32 가 되어있습니다. addiu가 어떤놈인지 한번 볼까요?

addiu (add immediate unsigned) , 오버플로우 무시
[예시] addiu $s1, $s2, 100 => $s1 = $s2 + 100

위와 같이 addiu는 첫 번째 레지스터에 두 번째 레지스터와 세 번째 상수 값을 더하여 저장하는 명령어입니다.
따라서 addiu sp,sp,-32 는 sp = sp -32 정도로 표현해 볼 수 있겠네요.


sp는 느낌적인 느낌으로 stack pointer라는 것을 알 수 있죠?
따라서 이 한 줄에 의미는 스택의 크기를 32바이트만큼 증가 시키는, x86의 구문과 대비하면
sub esp, 0x20 와 같은 역할을 하는 놈이 될꺼에요.


두 번째 라인은 sw ra, 28(sp) 입니다. 너무 생소하기 때문에 하나씩 또 잘라서 봅시다.

sw (Store Word)

레지스터의 값을 메모리에 Word사이즈만큼(4byte) 저장하는 명령어 입니다.

여기서 주의 깊게 보아야할 부분은 

sw source_register, destination_memory 로 표현된다는 점이에요.


ra (Return Address)

말그대로 리턴 주소를 가지고 있는 레지스터입니다.


28(sp)

이런 표현은 sp + 28을 뜻합니다. +28을 스택포인터의 오프셋으로 사용해서 스택에 접근하겠다는 뜻이지요


그래서 종합적으로 두 번째 라인은 어떻게 해석되느냐!

현재 리턴 주소를 sp+28에 저장해라 ~ 라는 뜻이 되겠습니다.


세 번째 라인은 sw s8, 24(sp) 입니다.

두 번째 라인과 비슷한 형태로 저장할 값만 바뀌었네요, s8를 sp+24에 저장해라! 가 되겠죠?

s8은 mips에서 프레임 포인터 레지스터입니다. x86에서 ebp와 같다고 생각하시면 될거 같네요.


네 번째 라인은 move s8, sp에요! move는 말그대로 값을 이동시키는 명령어 이고 x86에서 mov와 같습니다.

그러니까 s8 = sp가 되겠죠?


그럼 종합적으로 위의 네 라인이 무슨 일을 했는지 봅시다!

스택의 크기를 증가 시켰고, 현재 리턴어드레스와 프레임 포인터를 메모리에 저장했습니다.

그리고 프레임포인터에 스택포인터 값을 넣어주었죠.


네, 맞습니다. 스택프레임을 구성하는 구문이지요? 익숙한 x86으로 보면

push ebp

mov ebp, esp

sub esp, 0x20

함수 시작과 동시에 이루어지는 이 것과 비슷하게 움직이고 있습니다.



이제 두 번째 부분을 볼까요?

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   0x00400650 <+16>:    sw     a0,32(s8)
   0x00400654 <+20>:    sw     a1,36(s8)
   0x00400658 <+24>:    lui    v0,0x40
   0x0040065c <+28>:    addiu  v0,v0,2144
   0x00400660 <+32>:    move   a0,v0
   0x00400664 <+36>:    lw     a1,32(s8)
   0x00400668 <+40>:    jal    0x400500 <printf@plt>



여기서 새롭게 보이는 명령어는 lui, lw, jal 정도가 있네요? 나머지는 위에 본 것들라 수월할거에요

두 번째 부분 첫 째 라인은 sw a0, 32(s8) 입니다.

a0 ~ a3 레지스터는 서브 루틴을 호출 할 때 파라미터들을 저장하는 레지스터입니다.

그럼 자연스레, main함수의 파라미터들이 a0~a3에 위치하고 있다고 생각해볼 수 있겠네요,


여기서는 s8+32에 a0의 값을 저장하고 있네요, s8은 아까 위에서 ebp랑 같은 프레임 포인터라고 했죠?

직접 a0에 어떤 값이 들어 있는 지 한번 찍어보도록 합시다.

레지스터의 용도에 따르면 a0에는 메인함수의 첫 번째 파라미터인 argc가 들어 있어야할 거에요.


브레이크 포인트를 걸고 나서  hi라는 argument를 주고 실행을 한 후 값을 찍어보니까!


0x2가 나왔어요. 파라미터를 하나 주고(./hello hi) 실행 했으니까, argc가 2일테고... 오호, 그럼 a0에 argc(0x2)가 들어있는게 맞고, 

이 값을 스택에 저장해 주겠다는 뜻이 되겠네요.


같은 방식으로 a1의 값을 확인하면

argv[0]의 포인터가 들어있는 것을 알 수 있습니당


음? 그럼 a2에는 프로그램 실행 환경변수의 포인터 값이 들어 있어야 겠죠? 

확인해보니까 맞네요 ㅎ;;



여하튼! 다시 본론으로 돌아오면, 두 번째 라인에서는 s8+36에(스택에) argv[] 포인터 값을 넣어주었어요,,


세 번째 라인은 lui v0, 0x40 으로 lui연산을 하고 있습니다. lui연산은 해당 레지스터의 상위 두바이트에 값을 로드하는 명령어인데요,

따라서 v0 = 0x00400000 와 같이 표현해 볼 수 있겠습니다.


네 번째 라인에서는 addiu v0, 2144 이고,

v0 = v0+2144 니까

v0 = 0x00400000 + 2144

v0 = 0x400860 이 되겠습니다.


다섯 번째 라인에서는 move a0, v0

a0 = v0 이고, 네 번째 라인에서 연산한 결과를 a0에 넣어주고있어요, 0x400860에는 어떤 값이 들어 있는 것일까요?


오, 프로그램에서 처음으로 호출 하는 printf의 첫 번째 파라미터가 들어 있었네요,

위에서 a0~a3은 서브루틴에서 함수호출을 하기전 파라미터가 셋팅되는 레지스터라고 했었죠?

이제 printf를 호출 할 준비를 하나보네요.


여섯 번째 라인!

lw a1, 32(s8) 은 Load Word 명령어로 레지스터를 Destination으로 메모리에서 값을 로드해오는 명령어 입니다.

따라서, a1 = s8+32 가 될거고, s8+32에는 첫 번째 라인에서 값을 넣어준 argc가 들어 있을 거에요.


두 번째 부분의 마지막라인인 일곱 번째 라인은

jal 0x400500 <printf@plt> 네요, jal은 옆에 <printf@plt>라고 써있는 걸 보고 눈치 채셨겠지만,

x86에서 call과 비슷한 명령어 입니다. Jump and Link이고, 동작은 해당 함수 주소로 Jump! 하고 다음 명령어 주소를

ra레지스터에 셋팅해줘서 Link하는 명령어 입니다.


printf를 호출 하는데 첫 번째 파라미터에는 a0의 값 "argc     = %d\n"

두 번째 파라미터에는 a1의 값 0x2를 가지고 호출을 하게 되겠지요!


두 번째 이하 부분도 비슷한 형식으로 printf를 호출 하고 있기에 설명은 생략하겠습니다.


혹시 포스팅 중 부족한 부분이나, 틀린 부분은 피드백 주시면 감사하겠습니다. 질문도 좋아요~ :)



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이번 포스팅에서는 firmware분석 환경 구축에 대하여 다루어보도록 하겠습니다!

이 포스팅의 예제로는 iptime 8.76버전의 mips아키텍쳐 firmware를 가지고 진행하였으며, 운영체제는 칼리리눅스에서 진행하였습니다.


firmware를 분석 환경을 구축하기 위해서는 크게 firmware mod kit, qemu 이 두 가지 툴이 필요합니다.


1. firmware mod kit(fmk)

https://bitsum.com/firmware_mod_kit.htm


This kit gives the user the ability to make changes to a firmware image without recompiling the firmware sources. It works by extracting the firmware into its component parts, then extracting the file system image (assuming its in one the supported formats). The user can then make modifications to the extracted file system, and rebuild the firmware image.


번역 : 이 키트는 사용자가 펌웨어 소스를 다시 컴파일하지 않고 펌웨어 이미지를 변경할 수있는 기능을 제공합니다. 펌웨어를 구성 요소로 추출한 다음 파일 시스템 이미지를 추출합니다 (지원되는 형식으로 가정). 그런 다음 추출 된 파일 시스템을 수정하고 펌웨어 이미지를 다시 작성할 수 있습니다.


위 글은 fmk의 공식 페이지의 description의 일부분을 가져온 것 입니다. 설명되어있는대로 fmk는 펌웨어에서 시스템 이미지를 추출할 수 있습니다.


.bin 형태의 펌웨어 바이너리 파일을 fmk를 통해 시스템 이미지와 파일들을 추출해올 수 있습니다.


1.1 필요 패키지 설치

fmk설치에 앞서 fmk를 사용하기 위해 선행으로 설치해야하는 패키지들이 있습니다.


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apt-get install zlib1g-dev build-essential liblzma-dev python-magic



zlib1g-dev와 liblzma-dev는 압축관련 패키지이고, python-magic은 파일포맷을 확인하기 위한 패키지, 패키지 작성을 위한 것이라고 하네요!


1.2 fmk clone

이 패키지들을 설치한 후 git에서 fmk를 clone해옵니다.

1
git clone https://github.com/rampageX/firmware-mod-kit.git



1.1에서 선행 패키지들을 이상없이 설치 하였다면 git에서 fmk를 받아 온 후 따로 make / make install 같은 과정 필요 없이 
바로 사용할 수 있는 상태입니다.


여러 쉘이 있으나, firmware에서 이미지를 추출하기 위해서는 extract-firmware.sh를 사용합니다.


1.3 extract-firmware.sh

extract하는 방법은 아래와 같습니다.

1
extract-firmware.sh target_firmware.bin



실행 후에는 실행한 디렉터리에 extract의 결과물인 fmk라는 디렉터리가 생성됩니다.


fmk내부에는 세 개의 디렉터리가 존재하는데

image_parts는 extract한 시스템 이미지들이 존재하고

logs에는 로그들이,

rootfs에는 시스템 파일들이 존재합니다.


얘네들을 가상머신으로 전송해서 구동시켜야합니다.


2. qemu

QEMU는 가상화 소프트웨어 가운데 하나다. Fabrice Bellard가 만들었으며 x86 이외의 기종을 위해 만들어진 소프트웨어 스택 전체를 가상머신 위에서 실행할 수 있다는 특징이 있다. 동적 변환기(Portable dynamic translation)를 사용한다.


[출처] 위키백과 : https://ko.wikipedia.org/wiki/QEMU


firmware를 직접 구동해보기 위해서 필요한 에뮬레이터(?)라고 생각하시면 될 것 같습니다.

IOT의 firmware가 실행 되는 아키텍쳐는 대부분 arm / mips 이기 때문에 추출만 한다고해서 바이너리들을 분석 pc에서 실행 해 볼 수 없습니다.

따라서 가상의 arm / mips 머신을 생성하여 firmware를 구동 시켜야합니다. 이때 가상의 arm / mips 머신 생성 및 구동을 도와주는 것이 QEMU입니다.


2.1 qemu 패키지 설치



apt-get install qemu



apt-get으로 qemu 패키지를 설치합니다.


2.2 해당 아키텍쳐 필요 파일 다운로드

https://people.debian.org/~aurel32/qemu/ 로 최초 접속하면 아래와 같은 사이트를 만날 수 있습니다.

사이트에 리스팅된 목록을 보시면 짐작 가능하시겠지만 arm, mips등 아키텍쳐 별로 나열되어있습니다. 저는 mips용 firmware를 실행하기 위해

mips를 클릭하여 들어갔습니다. 




여러 개의 파일이 있는데, 각 파일이 어떤 용도인지는 잘모르겠습니다ㅠ 아시는 분이 있으면 좀 알려주세요 ㅠㅠ

다만, 여러 서치 결과 qcow2확장자 파일 중에는 wheezy를 받은 경우가 대부분이라, 저도 wheezy를 받아서 사용하였습니다.


그래서 결과적으로 어떤 파일을 다운 받아야하느냐면!

아래로 조금 내리면 가상머신을 구동하기위한 샘플 명령이 있습니다. 거기에 맞춰 파일을 다운 받으시면 되는데요,


빨간 네모로 강조가 된 쟤들이에요!


vmlinux-3.2.0-4-4kc-malta와 debian_wheezy_mips_standard.qcow2 이 파일입니다.


구축하기위해 검색도 많이하고 여러 블로그를 참조했습니다만, 제대로 실행되지 않아서 여러번 실패를 겪었습니다. 제 경험으로는

다운로드페이지에 게시된 대로 다운받아 실행을 하는게 가장 정확할 것같습니다.

혹시 제 캡쳐본과 링크를 열었을 때 업데이트 등의 이유로 게시된 버전이 다르다면 홈페이지 예제를 따라가는 것을 추천드립니다.



다운이 다 받아지셨다면, 이제 머신을 구동시켜 볼 수 있습니다.

1
qemu-system-mips -M malta -kernel vmlinux-3.2.0-4-4kc-malta -hda debian_wheezy_mips_standard.qcow2 -append "root=/dev/sda1 console=tty0"



구동 방법은 파일다운 받았던 곳에 있던 샘플을 쉘에 날려주시면 됩니다.



2.3 네트워크 브릿지 설정

위 과정을 거치면 구동도 되고, 외부망과 연결도 됩니다만... 다만 Host -> Guest간 내부 통신이 되지 않습니다.

ftp, ssh등의 서비스를 이용하기엔 여러가지로 불편합죠,, 이러한 이유로 네트워크 브릿지 설정을 해주는 것이 편합니다.


역시 네트워크 브릿지 설정을 하기 위해 설치가 필요한 패키지가 있습니다.


1
apt-get install bridge-utils



tunctl이라는 패키지도 필요하다고는 하는데, apt-get install tunctl로는 설치가 안되는거 같구... 

[추가] tnctl설치 방법입니다.(2017-09-18)

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apt-get install uml-utilities



저같은 경우에는 제 칼리 리눅스에 default로 설치 되어있었습니다. 

이번에 환경을 구축하면서 우분투와 데비안이 생각보다 많이 다른 걸 몸소 느낄 수 있었습니다ㅠㅠ

패키지 설치가 끝나면, 아래와 같이 가상 인터페이스를 생성하고 브릿지를 연결해줍니다.


1) 브릿지 디바이스 생성 

brctl addbr virbr0


2) 가상 tap0 인터페이스 생성

tunctl -t tap0 -u 유저명


3) eth0와 tap0 브릿지 추가, 인터페이스 up

brctl addif virbr0 eth0

brctl addif virbr0 tap0


ifconfig eth0 up
ifconfig tap0 up
ifconfig virbr0 up

brctl stp virbr0 on

4) 브릿지 작업 성공 확인
brctl show



5) virbr0인터페이스에 ip할당, eth0인터페이스의 ip주소 삭제

ifconfig virbr0 172.16.1.2/16

ifconfig eth0 0.0.0.0 promisc


ip addr flush dev eth0

route add default gw 172.16.255.254


위 과정을 마치면 설정은 끝났습니다!

이제 실행 할 때 사용했던 예제에 몇가지를 추가 해주면 됩니다.


1
qemu-system-mips -M malta -m 128M -kernel vmlinux-3.2.0-4-4kc-malta -hda debian_wheezy_mips_standard.qcow2 -append "root=/dev/sda1 console=tty0" -netdev tap,id=net0,ifname=tap0,script=no,downscript=no -device e1000,netdev=net0,mac=00:aa:00:60:00:01
cs

이대로 돌려주시면되어욥




왼쪽 QEMU가 가상머신창, 오른쪽이 Host의 쉘입니다. 각자 IP가 할당되었어요.

qemu가 속도가 느리기 때문에 저는 Host에 vsftp를 설치해서 가상머신에서 파일을 다운받았습니다.


그리고 다운받은 fmk디렉터리의 rootfs디렉터리로 들어가서 chroot명령어를 실행해준 후 /sbin/httpd를 실행해서 http데몬을 실행합니다.

1
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chroot ./ ./bin/sh
/sbin/httpd





위의 내용을 기반으로 만든 브릿지 설정하는 쉘코드와 가상머신 구동 쉘코드를 첨부합니다! 필요하신분은 받아서 써보세욥

runMips.sh

setup_bridge_sh


환경은 구축되었으니... 이제 열심히 분석해보아야겠네요, 분석은 추후에 포스팅해보도록 하겠습니다.

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1. 문제확인



Mom? how can I pass my input to a computer program?

ssh input2@pwnable.kr -p2222 (pw:guest)


엄마~ 프로그램에 어떻게 내 입력이 통과 할 수 있어여? 하고 물어보고있어여

엄마는 아니지만 문제를 한번 봅시댱



2. 문제 코드 분석


2-1) main()

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
 
int main(int argc, char* argv[], char* envp[]){
        printf("Welcome to pwnable.kr\n");
        printf("Let's see if you know how to give input to program\n");
        printf("Just give me correct inputs then you will get the flag :)\n");
 
        // argv
        if(argc != 100) return 0;
        if(strcmp(argv['A'],"\x00")) return 0;
        if(strcmp(argv['B'],"\x20\x0a\x0d")) return 0;
        printf("Stage 1 clear!\n");
 
        // stdio
        char buf[4];
        read(0, buf, 4);
        if(memcmp(buf, "\x00\x0a\x00\xff", 4)) return 0;
        read(2, buf, 4);
        if(memcmp(buf, "\x00\x0a\x02\xff", 4)) return 0;
        printf("Stage 2 clear!\n");
 
        // env
        if(strcmp("\xca\xfe\xba\xbe", getenv("\xde\xad\xbe\xef"))) return 0;
        printf("Stage 3 clear!\n");
 
        // file
        FILE* fp = fopen("\x0a", "r");
        if(!fp) return 0;
        if( fread(buf, 4, 1, fp)!=1 ) return 0;
        if( memcmp(buf, "\x00\x00\x00\x00", 4) ) return 0;
        fclose(fp);
        printf("Stage 4 clear!\n");
 
        // network
        int sd, cd;
        struct sockaddr_in saddr, caddr;
        sd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if(sd == -1){
                printf("socket error, tell admin\n");
                return 0;
        }
        saddr.sin_family = AF_INET;
        saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
        saddr.sin_port = htons( atoi(argv['C']) );
        if(bind(sd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr)) < 0){
                printf("bind error, use another port\n");
                return 1;
        }
        listen(sd, 1);
        int c = sizeof(struct sockaddr_in);
        cd = accept(sd, (struct sockaddr *)&caddr, (socklen_t*)&c);
        if(cd < 0){
                printf("accept error, tell admin\n");
                return 0;
        }
        if( recv(cd, buf, 4, 0) != 4 ) return 0;
        if(memcmp(buf, "\xde\xad\xbe\xef", 4)) return 0;
        printf("Stage 5 clear!\n");
 
        // here's your flag
        system("/bin/cat flag");
        return 0;
}



이번 문제는 메인함수밖에 없는데 지금까지 본 것들이랑 비교해서 더럽게 길었어여 ㅠㅠ

구성을 보니까 이번 문제를 풀려면 다섯가지 스테이지를 풀어야하는거 같네여


각 스테이지 별로 물어보는 항목을 정리하면!


1번 Stage는 프로그램 실행할 때 인자가 어떻게 들어가는지를 알고있냐? 

2번 Stage는 pwnable.kr fd문제처럼 file descriptor번호 알아?

3번 Stage는 프로그램 실행할 때 환경변수 줄 수 있냐?

4번 Stage는 프로그래밍으로 파일 핸들링할 수 있음?

5번 Stage는 소켓 통신 할 줄 암?


소스가 길어서 한번에 보기 힘드니까 스테이지 별로 짤라서 볼께여 ㄱㄱ



2-1) Stage 1

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int main(int argc, char* argv[], char* envp[]){
    // argv
    if(argc != 100) return 0;
    if(strcmp(argv['A'],"\x00")) return 0;
    if(strcmp(argv['B'],"\x20\x0a\x0d")) return 0;
    printf("Stage 1 clear!\n");
 
    return 0;
}



argc에는 ./input 과 같은 실행명령어를 포함해서 인자의 갯수가 들어있어여

argv는 char *형 배열인데, 인자가 각각 들어있고여, 가장 첫 번째에는 실행명령어가 들어있어여

예를 들어서 ./input aaa bbb 라고 실행을 하면


argc == 3

argv[0] == "./input"

argv[1] == "aaa"

argv[2] == "bbb" 가 되겠져?!


envp에는 프로그램을 실행할 때 로드하는 환경변수들이 들어있는데 얘는 카운트를 가지고있지를 않아여ㅠ

대신 배열요소의 끝검사를 NULL로하면 하나씩 다 뿌려볼 수 있답니당


여하튼! 

스테이지 1번을 풀려면 argc의 갯수를 100개로 맞추면서 argv['A'] 그러니까 argv[65]번째 인자엔 \x00이 있어야하고

argv[66]에는 \x20\x0a\x0d가 있으면 클리어 할 수 있을꺼에여 어렵지 않져?



2-1) Stage 2

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int main(int argc, char* argv[], char* envp[]){
 
    // stdio
    char buf[4];
    read(0, buf, 4);
    if(memcmp(buf, "\x00\x0a\x00\xff", 4)) return 0;
        
    read(2, buf, 4);    
    if(memcmp(buf, "\x00\x0a\x02\xff", 4)) return 0;
 
    printf("Stage 2 clear!\n");
 
    return 0;
}



스테이지 2를 풀려면 read함수랑 파일디스크립터 번호를 알아야되여 ㅠㅠ


read함수 원형은


1
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);                            



요렇게 생긴놈입니당! 리턴타입 ssize_t는 size_t는 우선은 그냥 int형으로 생각하고 푸셔도

문제푸는데에는 지장이 없어영 하지만! 자세히 알고싶으시다면 아래 링크를 한번 살펴보세욥


당연하지만 간과하는 size_t ssize_t

- http://lacti.me/2011/01/08/different-between-size-t-ssize-t/ 


read는 파일디스크립터 번호를 받아서 지정한 바이트만큼 버퍼에 읽어오는 함수에여

여기서 예약되어있는 파일디스크립터 넘버를 몇 개 살펴보쟈규여


0 : stdin

1 : stdout

2 : stderr


얘네들을 이용하면 콘솔 I/O랑 에러났을 때 발생 한 값들을 read 할 수 있을거에여

문제에서는 0번이랑 2번 썼으니까 입력 / 에러발생에서 4바이트씩 읽어오겠져!



2-4) Stage 3

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int main(int argc, char* argv[], char* envp[]){
        
    // env
    if(strcmp("\xca\xfe\xba\xbe", getenv("\xde\xad\xbe\xef"))) return 0;
    printf("Stage 3 clear!\n");
 
    return 0;
}



스테이지3은 환경변수에 \xde\xad\xbe\xef항목에 \xca\xfe\xba\xbe값만 셋팅해주면 문제가 없어보여여 


2-5) Stage 4

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int main(int argc, char* argv[], char* envp[]){
                
    // file
    FILE* fp = fopen("\x0a", "r");    
    if(!fp) return 0;
    if( fread(buf, 4, 1, fp)!=1 ) return 0;
    if( memcmp(buf, "\x00\x00\x00\x00", 4) ) return 0;
    fclose(fp);
        
    printf("Stage 4 clear!\n");
 
    return 0;
}



스테이지 4는 파일을 열어서 맨앞에서 네바이트를 읽고 \x00\x00\x00\x00값인지 체크하고있는데

파일이름이 \x0a에여 ㅠㅠ 콘솔에서 만들순 엄꾸.. fopen같은 함수를 써서 만들어줘야겠어여


2-6) Stage 5

드뎌 마지막 스테이지 5를 봅시당


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int main(int argc, char* argv[], char* envp[]){
                        
    // network    
    int sd, cd;
  
    struct sockaddr_in saddr, caddr;        
    sd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);        
    if(sd == -1){                
        printf("socket error, tell admin\n");                
        return 0;        
    }
    
    saddr.sin_family = AF_INET;        
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;        
    saddr.sin_port = htons( atoi(argv['C']) );
        
    if(bind(sd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr)) < 0){                
        printf("bind error, use another port\n");               
        return 1;        
    }
        
    listen(sd, 1);
    int c = sizeof(struct sockaddr_in);        
    cd = accept(sd, (struct sockaddr *)&caddr, (socklen_t*)&c);
        
    if(cd < 0){                
        printf("accept error, tell admin\n");               
        return 0;        
    }
        
    if( recv(cd, buf, 4, 0) != 4 ) return 0;        
    if(memcmp(buf, "\xde\xad\xbe\xef", 4)) return 0;        
    printf("Stage 5 clear!\n");
 
    return 0;
}




어휴; 뭐 땀시 이렇게 소스가 길었나 했더니 스테이지 5때문이네여;;

하나하나 다 뜯어보고 설명하면 좋지만 양이 넘나 많네여 ㅠ 잘 모르시거나 생소하신 분들은 링크 걸어드릴게여


[소켓]3. 함수와 구조체 설명!

http://rotapple.tistory.com/8 


흐름만 간략히 파악하고 가면 실행할 때 던져주는 인자 중에 argv['C'] 요놈 그러니까 argv[67] 에 있는 값을 포트로해서

소켓을 열꺼에여 그리구 그 소켓에서 네 바이트를 받아서 \xde\xad\xbe\xef값이 들어오면 클리어!


3. 익스플로잇 코드


이번 문제를 풀려면 간단한 입력만으로는 안끝나여 ㅠㅠ 

파일을 핸들링하거나 소켓으로 데이터를 쏘거나 해야해서 짧게나마 코드를 작성해서 풀어야할꺼에여

이 문제 푸신 분들이 거의 c로 작성해서 푸셨더라고여? 그래서 저는 파이썬으로 도전해보려고 쌩파이썬으로 도전했는데

생각보다 너무 안풀리고 의도랑 다르게 돌아가는 바람에 ㅠ

파이썬으로 짠 코드를 컨닝하려고 하는 도중!! pwntools라는 걸 알게됐어여


기능이 무궁무진한거 같긴한데 이번 포스팅에서 한번에 다룰순 없을거 같고 요번에 쓴거 위주로만 썰풀어볼게여

일단 결과코드부터 ㄱㄱ


아 코드는 이 분 블로그를 참조했어여!  

http://gmltnscv.tistory.com/27


그리구 문제풀려고 서버에 접속하면 홈디렉터리에서는 코드를 작성할 수가 없어여 ㅠㅠ

/tmp 아래에 자기 폴더를 하나 뙇 만들어주고 작업을 하시면 됩니당


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from pwn import *
 
argvs = [str(i) for i in range(100)]
argvs[ord('A')] = '\x00'
argvs[ord('B')] = '\x20\x0a\x0d'
 
with open('./stderr_file', 'a') as f:
    f.write('\x00\x0a\x02\xff')
 
envVal = {'\xde\xad\xbe\xef':'\xca\xfe\xba\xbe'}
 
with open('./\x0a', 'a') as f:
    f.write('\x00\x00\x00\x00')
 
argvs[ord('C')] = '99999'
 
target = process(executable='/home/input2/input', argv=argvs, stderr=open('./stderr_file'), env=envVal)
target.sendline('\x00\x0a\x00\xff')
 
conn = remote('localhost', 99999)
conn.send('\xde\xad\xbe\xef')
target.interactive()                                                 



첫 번째 줄 from pwn import * 에서 pwntools를 임포트하고이써여 물론! 임포트하려면 설치를 해야겠져?


설치 방법은

apt-get install python2.7 python2.7-dev python-pip

pip install pwntools

apt-get install libcapstone-dev


뙇 치면 설치가 뙇!! 후하


별 이상 없이 설치가 되셨다면 뒷부분 이어서 ㄱㄱ할게여


3 ~ 5라인은 스테이지 1번을 위한 부분이에여

3라인에서 argvs를 선언해서 0부터 99까지 문자열로 만들었어여

4, 5라인에서는 ord()함수를 통해서 문자를 정수형으로 바꿔준담에 스테이지1에서 원하는 값들로 값들을 바꿔줬지영


7~8라인은 스테이지 2를 풀기위한 부분이에여 stderr_file이라는 파일을 만들어서 문제에서 요하는(stderr일 때)값을 썼어여

with 문을 써서 열면 따로 닫아줄 필요가 없다는 사실!

18라인에서 stdin을 해주려고 sendline을 써서 값을 넣어줬어여



10라인에 envVal은 환경 변수를 선언했어여 이따가 실행할 때 넘겨주면 뙇! 하고 스테이지 3을 풀 수 있어여 


12 ~ 13라인은 스테이지 4에서 파일 열어서 값읽어보는거 있었짜나여? 그거 때매 같은이름으로 파일 열어서 값써준검미다.


15 라인에서 어디 포트로 쏠껀지 인자에 포트번호 써준 담에

20라인에서 연결하고!

21라인에서 값을 뙇 하고 쏴줌으로써 스테이지 5도 해결이되지욥


17라인이 이 모든 셋팅을 마치고 실행하는 부분이에여 executable에서 실행할 바이너리 주소, argv에 전달할 인자,

stderr에서 stderr일 때 할 행위가 들어가있고, 환경변수까지 전달을 해줬어여



다 작성을 마치고 기쁜마음으로 뙇 돌리면!!!!



안나와여 플래그가 ㅠㅠㅠㅠㅠ


아 읽어줄 플래그가 엄꾸나! 근데.... 퍼미션때매 카피도안되고ㅠㅠ..


그래서 심볼릭 링크를 걸어줍니다 헤헷


그리고 다시 한번 돌리면!!


뙇 하고 성공했어여ㅋㅋ


이번 문제는 요구하는 것들이 어렵지는 않았는데 익스플로잇코드를 처음 짜본..터라 쉽지는 않았던거 같아여 ㅠㅠ

그래도 덕분에 pwntools라는 툴도 알게됐으니~~ 다음부턴 아주 요긴하게 써먹어야겠쯥니당 ! 이상!


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1. 문제확인





Mommy told me to make a passcode based login system.

My initial C code was compiled without any error!

Well, there was some compiler warning, but who cares about that?


문제를 대충 해석해보면, 

엄마가 패스워드 넣는 로그인시스템을 만들어보라고 말했어~

내 초기 C코드는 에러없이 컴파일이 되었지!

뭐 워닝이 쫌있긴했는데 누가신경쓰겠냐? 라고 하고 있습니다.


우선 주어진 접속정보로 서버에 접속해서 passcode.c를 봐야겠네여



2. 문제 코드 분석


아래는 문제로 주어진 passcode.c에여


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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
void login(){
    int passcode1;
    int passcode2;
 
    printf("enter passcode1 : ");
    scanf("%d", passcode1);
    fflush(stdin);
 
    // ha! mommy told me that 32bit is vulnerable to bruteforcing :)
    printf("enter passcode2 : ");
        scanf("%d", passcode2);
 
    printf("checking...\n");
    if(passcode1==338150 && passcode2==13371337){
                printf("Login OK!\n");
                system("/bin/cat flag");
        }
        else{
                printf("Login Failed!\n");
        exit(0);
        }
}
 
void welcome(){
    char name[100];
    printf("enter you name : ");
    scanf("%100s", name);
    printf("Welcome %s!\n", name);
}
 
int main(){
    printf("Toddler's Secure Login System 1.0 beta.\n");
 
    welcome();
    login();
 
    // something after login...
    printf("Now I can safely trust you that you have credential :)\n");
    return 0;    
}



2-1) main()

프로그램 실행에 필요한 인자는 특별히 없어보이네여?

가장 먼저, Toddler`s Secure Login System 1.0 beta. 라는 문자열을 출력한 후

welcome, login을 순차적으로 호출 하고

Now I can safely trust you that you have credential :) 출력해주면 프로그램이 끝나고있어여


2-2) welcome()

welcome함수에서는 이름을 입력받기위해 char 배열 100바이트짜리가 하나 선언이 되어 있어여

enter you name : 에 맞추어 이름을 입력하면,

Welcome [입력한 이름]! 을 출력해줍니다. 여기서 %100s로 100바이트만 받는 다는 점만 인지해두세여


2-3) login()

login 함수에서는 패스워드를 입력 받고 인증에 성공하면 플래그를 읽어주는 의도로 만들고 싶었던 것 같은 소스를 볼 수 있어여

꼼꼼하신 분이라면 바로 이상한 점을 아실 수 있겠져? scanf에서 입력을 받는 변수에 &가 빠져있어여 ㅠㅠ

그리고 리눅스에서는 제대로 동작 하지 않는 것으로 알고 있는뎅, passcode1을 입력 받은 다음 입력버퍼를 날려주는 fflush()를 호출하고 있어여


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void login(){
    int passcode1;
    int passcode2;
 
    printf("enter passcode1 : ");
    scanf("%d", &passcode1);
    fflush(stdin);
 
    // ha! mommy told me that 32bit is vulnerable to bruteforcing :)
    printf("enter passcode2 : ");
        scanf("%d", &passcode2);
 
    printf("checking...\n");
    if(passcode1==338150 && passcode2==13371337){
                printf("Login OK!\n");
                system("/bin/cat flag");
    }
 
    else{
        printf("Login Failed!\n");
        exit(0);
    }
}



원래 의도를 예상해서 코드를 수정해보면 이처럼 바꿔볼 수 있겠져?
scanf에서 변수를 저장할 때는 이렇게 해당 변수의 주소값을 인자로 넣어줘야돼여 아마 문제에서 언급했던 워닝은 여기서 났겠네여
게다가 패스워드를 입력받아 저장 하려고했던 passcode1과 passcode2는 초기화 과정을 거치고 있지 않기 때문에 garbage값이 들어 있을꺼에여
결과적으론 이 가비지 값을 주소로 읽어서 거기다가 입력값을 쓰게 될 꺼에여


3. 디버깅


3-1) main()


2-1) 에서 살펴봤듯이 별내용은 없어 보이네여 printf를 실행하기 위한 put을 각각 호출 하고, welcome과 login을 순차적으로 호출하네여?


움..참고로 이번에 알게된 건데 문제서버에서 peda를 사용하고 싶으면 gdb를 실행한 후 source /usr/share/peda/peda.py를 쳐주면 peda가 실행되여ㅠ 넘나 편한 것..


3-2) welcome()

여기서부턴 자세히 봐야 할 부분이 있어여

맨처음 함수 인트로에 해당하는 스택프레임 부분이 +0과 +1라인에서 이루어지고 있어여

바로 다음 +3라인에서는 소스에서 살펴봤던 login함수 내 지역변수인 name[100]을 위한 공간확보를 하고 있네여

0x88만큼 스택을 확보했으니까 dummy까지 합쳐서 136바이트를 확보한 것을 알 수 있져?



실행을 해서 확인을 해보도록 하져



welcome+9에 브레이크 포인트를 건 멈춘 모습이에여

ebp는 0xffb771e8, esp는 0xffb77160으로 (0xffb771e8 - 0xffb77160)0x88만큼 스택 공간이 확보되어있는 것을 확인해 볼 수 있어여

여기까지의 스택 상황을 한번 그려본다면 아래처럼 되겠져?


welcome+48에서 scanf을 호출해서 입력을 받고 welcome+68에서 print를 해주는 부분을 분석해서 정확한 더미부분과 name변수의 공간을

확인해 봅시당!

welcome+68에서 브레이크를 걸고 진행을 해보면,

0xffde9198에 입력한 값(저는 JSBach를 입력했어여)이 위치하고 있는 것을 알 수 있어여, 이 정보를 가지고 스택을 다시 그려보져


확보 된 0x88(136)사이즈가 이처럼 사용되고 있다는 것 까지 알아냈습니다. welcome에서 볼 수 있는 사항은 여기 까지구 login을 보면서

이 내용을 어떻게 써먹을 지! 확인을 해보면 되겠습니당



3-3) login()

login함수도 역시 스택프레임을 구성하는 것으로 시작하고있어여 그리고 passcode1과 passcode2를 위한 공간을 확보하고있져?

0x28만큼 확보하고 있네여 login+6에 브레이크를 잡고 자세히 한번 살펴봅시당



ebp가 0xffde9208이고, esp가 0xffde91e0기때문에 0x28(40바이트)만큼 공간이 확보된 것을 알 수 있습니다.

위와 같이 스택을 똑같이 그려보면?

요렇게 그려 볼 수 있겠져? 근데 잘보면 ebp가 welcome함수랑 똑같아여

welcome함수 콜 후에 바로 login함수를 콜 했기 때문에, 당연한 것일 수 있지만 이게 실마리입니다.


우선 0x28공간이 어떻게 구분되어지는지 확인을 해봐야겠져!

passcode1을 입력을 받는 login+34부분에 브레이크 포인트를 걸고 한번 봅시당


scanf에서 사용하는 첫 번째 인자인 %d가 스택 최상단에 있고, 바로 아래 passcode1가 있겠네여?

이 passcod1의 값을 어떻게 가져왔는지 scanf 호출 전(login+24, +27)을 보면 알 수 있어여


mov edx, DWORD PTR[ebp-0x10]            // edx에 ebp-0x10의 주소에 있는 값을 대입

mov DWORD PTR [esp+0x4], edx            // esp+0x4의 주소에 edx값을 대입


즉, ebp-0x10 -> 0xffde9208 - 0x10 = 0xffde91f8에 있는 값을 가져다가 쓴다는 게 되는거져

아까 welcome에서 봤던 스택 모습을 한번 더 볼까여?


ebp는 welcome과 login이 동일하게 0xffde9208을 쓰고있습니다.

그래서 ebp-0x10 의 위치라면! ebp로부터 16바이트가 떨어진 곳의 값이 되겠네여, 그럼...

name입력에서 끝 4바이트가 된다는 것을 알 수 있습니다.


요기까지 상황을 정리해보겠습니당!


1. scanf에는 메모리에 쓰고싶은 곳의 포인터를 넘겨준다.

2. 그런데 개발자가 실수로 & 기호를 빼먹어서 변수에 있는 값을 포인터로 사용하게되었다.

3. 그 변수에 있는 값은 앞의 함수에서 입력한 값의 영향을 받는다.


이름을 입력할 때 마지막 네 바이트에 입력하고 싶은 메모리 번지를 넣고 그 다음 scanf에서 값을 쓰면

원하는 메모리번지에 값을 넣을 수 있다! 라는 결론 까지 올 수 있습니다.


한번 확인한 사항이 맞는지 테스트 값을 넣어서 확인을 해보겠습니다.


입력값은 A가 96개 B 4개를 넣었습니다. 우리가 확인 한 대로라면 scanf의 두 번째인자에는 0x42424242가 들어가 있어야되여...



확인한 대로 잘들어가있네여 ㅠㅠ 


그런데 이걸 가지고 어떻게 익스플로잇 할 수 있을까여??

소스 상에서는 passcode1과 passcode2의 값이 모두 일치해야 조건을 만족하고 플래그를 읽어주는데...

결과부터 말씀드리면 passcod1을 입력받은 후 fflush함수를 호출 할 때 GOT의 주소를 바꿔줌으로써 플래그를 읽어볼 수 있습니다.


PLT / GOT가 무엇인지 자세히 알고 싶으신 분은 아래 링크를 참조 하세여!


PLT와 GOT 자세히 알기1

https://bpsecblog.wordpress.com/2016/03/07/about_got_plt_1/


PLT와 GOT 자세히 알기2

https://bpsecblog.wordpress.com/2016/03/09/about_got_plt_2/


[참조] https://bpsecblog.wordpress.com/


문제 풀이에 필요한 정도로만 간략히 설명을 드리자면

동적 라이브러리를 사용할 때 프로그램 내에 임포트한 라이브러리의 함수가 없기 때문에 (여기서는 fflush함수가 되겠습니다.)

해당 함수의 주소를 얻어 올 수 있는 테이블들입니다.


라이브러리 함수를 호출하게 되면 먼저 plt로 간 후, got로 점프를 뛰고 got에서 라이브러리의 함수 주소를 얻어오는 구조가 되겠습니다.


우리는 이 부분에서 fflush함수 호출 할 때, plt에서 got로 점프를 뛰는 부분의 주소를 login+127의 주소(system("/bin/cat flag"))로 바꾸어

익스플로잇을 시도해볼 수 있습니다.


그럼 수정해야 될 주소를 확인해 봅시당!

0x08048593 <+47>: call   0x8048430 <fflush@plt>


여기가 최초 plt테이블로 뛰는 부분이에여, 저 안에 가면 got로 점프 뛰는부분이 있을거에여


첫 줄에 바로 점프뛰는 부분을 보면 0x804a004로 점프를 뛰고 그 주소를 보니깐! got로 뛰어가고있는 모습을 볼 수 있네욥

여기서 우리가 바꿀 주소가! 바로 0x804a004에요, 여기다가 login+127의 주소인 0x080485e3을 넣어 줄꺼랍니다.



4. 페이로드 작성

작성해야될 페이로드를 프로토 타입으로 한번 보면 요렇게 될꺼에여

NOP 96개 + got로 뛰는 주소 + login+127의 주소


결과부터 보면 


(python -c 'print "\x90"*96+"\x04\xa0\x04\x08"+"134514147"') | ./passcode 이렇게 되겠습니다.


이제 찬찬히 또 뜯어봅시당


프로그램에 입력을 넣어 주는 부분은 파이썬을 사용했어여

NOP에 해당하는 \x90이 96개 들어갔습니당, 그리고 리틀엔디언 방식으로 주소를 때려박아야하니깐 한바이트씩 역순으로!

0x804a004 -> \x04\xa0\x04\x08이 되는거고여


그리고 scanf에서 포맷이 %d 즉, 정수형으로 받고있기 때문에~

0x080485e3을 십진수로 변환해준 134514147을 넣어줬어여


근데 뭐 이상한거 없으신가여? 제가 초보자여서 그런지 여기서 헤맸어여 ㅠㅠ

name[100]에 100바이트가 넘는 문자열을 입력하면 오버플로우가 안나나? 하는 생각을 했더랬져


제가 혹시 위에서 얘기했던 %100s 기억나시나요? 저렇게 사이즈를 정해줌으로써 딱 100바이트만 입력받고 100바이트이상 넘치는 문자열은

다음 인풋으로 넘어가더라고여..ㅎ;;;


그래서 정리해보면~


처음 이름을 입력하는 곳에 NOP + 0x804a004까지 들어가고 그 다음 passcode1을 입력하려고했던 로직에

0x080485e3이 입력이 되서 플래그를 읽을 수 있었습니다~







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1. PEDA ?

Python Exploit Development Assistance for GDB 의 약자로써, 일반 GDB보다 바이너리 Exploit을 편리하게 할 수 있도록 다양한 옵션과 기능이 추가되어 만들어진 툴입니다. CTF대회같은 경우 시간절약이 중요하기 때문에 많이들 사용하시는 거 같습니다. 

저도 사용해보니 일단 알록달록해지는 UI와 디버깅 진행 할때마다 눈에 잘들어오는 stack 및 레지스트리 값 변화 등 보통의 gdb에 비해

아주아주 편리했습니다.


PEDA를 설치해본 결과 설치방법은 아래 링크가 가장 잘 설명이 되어있는 것 같습니다. 

설치 관련 블로그 링크 : https://hexa-unist.github.io/2015/02/25/PEDA-Introduction-Installation/



2. PEDA 기본 기능

모든 기능과 옵션을 본 글에서 다루기에는 어려움이 있어서... 상세한 내용은 2012년 BlackHat 발표자료를 첨부하였으니 살펴보시면 됩니다.


BH_US_12_Le_Linux_Interactive_Exploit_Development_with_GDB_and_PEDA_Slides.pdf


2-1) pdisas

gdb에서 disas 혹은 disassemble 로 사용했던 디스어셈블 기능의 확장판이라고 보시면 됩니다.

pdisas로 디스어셈블을 하게 되면 알록달록하게 하이라이팅 되어 비교적 가독성이 뛰어난 어셈블코드를 볼 수 있습니다.


아래 캡쳐를 보시면 확연히 비교가 됩니다.


disas func로 디스어셈블



pdisas func로 디스어셈블


2-2) stack 및 레지스트리 값 변화 확인

위 기능은 특별한 옵션을 주거나 명령을 통해 확인하는 것이 아니라, 브레이크 포인트를 걸고 디버깅을 하는 과정에서 바로 기능이 적용됩니다.



브레이크포인트를 걸고 실행을 하여 해당 위치에서 멈춘 화면입니다.

맨 위에는 각 레지스트리의 값과 해당 메모리에 어떤 값이 위치하고 있는지 해석도 나오고 있으며, 바로 아래에는 현재 브레이크 포인트가 어디에 멈추어져있는지(EIP 값이 얼마인지)를 나타내는 부분이 있고, 맨 아래에는 stack의 값 또한 바로 보여주고 있습니다.


2-3) find 명령어

find 명령어를 사용하여 특정 스트링을 검색 할 수 있습니다.

현재 프로그램에서 입력하는 곳에 "aaa"문자열을 입력한 상태였고, find명려어로 aaa를 서치한 결과입니다.



aaa라는 문자열이 heap과 stack에서 어디에 위치하고 있는지 표시해주고 있습니다.


2-4) 쉘코드 생성하기

BOF공격을 하기 위해 쉘코드를 찾으려고 여러 블로그를 뒤져보곤했는데, PEDA에선 각종 쉘코드를 제너레이트 해주는 기능이 있었습니다.

먼저 shellcode generate라고 입력하면 생성할 수 있는 shellcode의 종류를 보여줍니다.

위 캡쳐 화면에서 볼 수 있듯이 현재로써는 x86 쉘코드 밖에 지원이 되지 않는 것 같습니다.


직접 제너레이트 한 결과는 아래와 같습니다.



따로 쉘코드를 작성하거나, 블로그를 뒤져 찾아보지 않아도 되니 급할 때는 유용하게 사용 할 수 있을 것 같네요.



3) PEDA를 이용한 pwnable.kr bof문제 풀어보기


3-1) 문제 확인




문제 화면입니다.


Nana told me that buffer overflow is one of the most common software vulnerability. 

Is that true?


나나가 나에게 버퍼오버플로우가 가장 일반적인 소프트웨어 취약점이라고 말했는데 이거 실화냐? 라고 묻고있네요.

그리고 Download 링크가 두개가 있습니다. 하나는 c소스 파일이고 다른 하나는 c소스파일을 컴파일하여 생성된 바이너리인 것 같습니다.

wget으로 다 다운받아줍니다.


그리고 pwnable.kr 9000으로 돌리라고 하네요.


3-2) c소스파일 분석




메인함수에는 별 로직이 없네요.

func라는 함수에 헥사 값 0xdeadbeef라는 값을 전달하고 종료하고 있습니다.

bof를 유도 하는 로직은 func에 있는 듯 합니다.


func함수를 살펴보면 리턴 값은 없고, int형의 key라는 파라미터를 받고 있습니다. 

이 key값에는 메인함수에서 하드코드로 박혀있는 0xdeadbeef값이 전달이 되겠네요.


func함수의 바로 첫 라인에서는 overflowme라고 대놓고 선언되어있는 지역변수 char배열 32byte짜리 변수가 보입니다.

그리곤 overflow me : 라는 문자열을 출력하고 입력받은 값을 overflowme에 넣어주고 있습니다.

단순 gets함수로 받고 있기 때문에, 또 앞부분에서 size검사 부분이 없기 때문에 bof를 시킬 수 있는 포인트가 되며 

주석으로도 smash me! 라고 외치고 있는 것을 볼 수 있습니다.


아래 부분에서는 key 값이 0xcafebabe를 가지고 있는지 검사한 후 값이 일치하면 쉘을 넘겨 주고 있습니다.

위의 소스코드를 분석한 내용을 토대로 보면, func함수가 호출 되었을 때 stack의 모습을 예상해 볼 수 있습니다.





3-3) PEDA를 이용한 분석




main함수를 디스어셈블한 화면입니다. 함수 콜 직전에 0x0000063라인을 보면 mov로 esp에 함수 인자값을 대입하고 있는데,

간단히 push를 실행한 것과 동일하다고 보시면 되겠습니다.

그럼 func함수 호출부분에 브레이크 포인터를 걸고 실행하여 위의 내용이 맞는지 호출 전 스택의 상황을 살펴보도록 하겠습니다.



우리가 예상 한 것처럼 스택의 최상단에 func함수의 인자로 넣어준 0xdeadbeef가 위치하는 것을 확인할 수 있습니다.





si 명령을 통해 func함수 호출 직 후의 화면입니다. 함수 call을 하면서 다음 실행 명령 주소를 stack에 push한 것을 볼 수 있습니다.




func함수를 디스어셈블 한 화면입니다. 스택프레임 구성을 위해 ebp를 푸쉬하고있고, 지역변수인 overflowme[32]를 스택에 올리기위해 esp를 0x48 만큼 빼주고 있습니다. 정확히 32byte가 아니고, 0x48만큼인 이유는 컴파일러마다 약간의 사이즈 차이가 있기 때문이라고 하네요.


여기까지 분석한 스택의 상황을 그림으로 살펴보면 아래 처럼 되겠습니다.


더미가 overflowme[32]변수의 위에 위치할 지, 아래에 위치할 지 혹은 위 아래 나뉘어서 위치하고 있을 지는 직접 메모리를 들여다 보지 않아서 모르나, 둘이 합쳐 72byte(0x48)임은 어셈코드에서 알 수 있었고, 이에 따라 러프하게 개념적으로 위처럼 그려볼 수 있습니다. 

따라서 덮어써야할 내용은 

최소 44바이트(32byte + 4byte + 4byte + 0xcafebabe(4byte)) 부터 84byte(72byte + 4byte + 4byte + oxcafebabe(4byte))가 됩니다.

정확히 몇 바이트인지는 더 분석을 해봐야하겠네요.


입력값은 aaaaaaaa을 넣은 후 func+40에서 브레이크 포인트를 잡은 후 확인을 해보도록 하겠습니다.



esp(0xffffd1d0)에는 우리가 입력한 aaaaaaaa를 저장하고 있는 스택 내 overflowme[32]변수의 주소(0xffffd1ec)를 가르키고 있는 것을 볼 수 있습니다.



2-3) 에서 알아봤던 find명령어를 이용하여 aaaaaaaa가 위치한 스택 내 주소를 찾고, 0xdeadbeef가 위치한 스택 내 주소를 찾았습니다.

0xdeadbeef가 헥사값이라서 검색이 안될줄 알았는데 검색이 되어서 놀랐네요;

여하튼! 나온 주소 값의 차이는 0xffffd220 - 0xffffd1ec = 0x34(52) 임을 확인했습니다. 이 결과를 가지고 스택을 다시 그려보면

overflowme변수 위 아래에 더미가 껴있는 아래와 같은 형태로 그릴 수 있겠습니다.



3-4) exploit

결과부터 말씀드리면 exploit에 성공한 코드는 아래와 같습니다.


(python -c 'print "A"*52+"\xbe\xba\xfe\xca"';cat)|nc pwnable.kr 9000



먼저, python -c 'print "A"*52+"\xbe\xba\xfe\xca" 이 부분은 우리가 위에서 계산한 52바이트를 A라는 문자로 덮어버린 후

조작해야 할 헥사값 0xcafebabe로 만드는 문자열을 만드는 파이썬 구문입니다.

\xbe\xba\xfe\xca 처럼 역 순으로 문자열을 만든 이유는 엔디언 방식이 다르기 때문이고, 괄호와 세미콜론 + cat의 의미는

바이너리 실행 후 입력 값을 받는 형태를 맞춰주기 위함 입니다.

마지막으로 파이프로 연결한 후 문제에서 제시한 서버와 포트에 nc를 이용하여 전달하였습니다.



3-5) 결과



쉘이 실행 되었고 플래그값을 읽을 수 있음을 확인하였습니다 :)

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1. Cycript

Cycript는 iOS에서 실행되고 있는 애플리케이션을 동적으로 수정하고 분석을 할 수 있게 해주는 SDK이다.

문법은 기본적으로 Objective-C / JavaScript를 혼합하여 사용 가능하다.

 


2. Cycript Hooking


2-1) view계층 확인하기

ex) UIApp.keyWindow.recursiveDescription()


view의 계층을 출력하여준다. NSLog로 출력하여 큰 화면으로 보면 아래와 같이 이쁘게 보인다.



2-2) subviews()

ex) UIApp.keyWindow.subviews()[index]


window는 하나 이상의 view를 가지며, view 역시 하나 이상의 view의 집합이다. 각 하위 view들의 접근은 subviews()[index]의 형태로 접근 가능하고, 2-1에서 확인한 계층을 참조하여 각 요소들을 찾을 수 있다.



2-3) _viewDelegate()

ex) UIApp.keyWindow.subviews()[2].subviews()[0]._viewDelegate()


_viewDelegate를 이용하여 해당 view의 controller에 접근 가능하다.


2-4) replacing existing objective-C methods

ex) Game2ViewController.prototype['recognizeAnswer'] 

= function() { NSLog(@"[JSACH]HOOKED"); return 1;}


target ViewController를 찾아 prototype배열에 후킹할 method에 접근하여 위와 같이 재정의해줌으로써 replacing가능함



참고) Cycript에서 사용하는 API나 문법, Trick들이 정리되어있는 링크

 

 - iOS Tricks

     http://iphonedevwiki.net/index.php/Cycript_Tricks


 - Cycript공식 홈페이지

http://www.cycript.org/


참고로 이 글은 Cycript 0.9.594버전을 기준으로 작성을 하였다.



3. 결과


3-1) 메서드 재정의


1
Game2ViewController.prototype['recognizeAnswer'] = function() { NSLog(@"[JSBACH]HOOKED"); NSLog(@"[JSBACH] return SUCCESSED"); return 1;}





3-2) 메서드 후킹 로그


3-3) 후킹 성공 결과




4. 후기

frida와 Logos 그리고 오늘 Cycript까지 정리하면서 처음에 계획했던 후킹 방법 세가지에 대해 모두 간단하게 겪어(?)보았다. 각 방법의 장단점이 어느 정도 감이 오는 것 같아서 매우 뿌듯하고 흡족스럽다!


개인적으로 생각하는 frida와 Logos, Cycript를 비교하면 이렇다고 생각한다.


 항목

Logos 

Frida 

Cycript 

설치의 편의성

하 

중 

상 

수정사항 반영의 편의성

하 

상 

상 

후킹 사항 유지력 

상 

하 

중 

 참조 자료의 양

중 

상 

하


4-1) 설치의 편의성

후킹하기 위한 각 툴들의 환경설치에 대한 평가 항목으로 선정해보았고, 개인적으로 소요된 시간과 환경의 까탈스러움 등을 고려하여 평가해보았다.


Logos의 경우 Mac사용자라면 간편한 편일 수 있으나, 본인은 Kali Linux에 환경을 설치하면서 꽤나 애를 먹었던 기억이 나서 낮은 '하'로 선정하였다.


Frida는 비교적 편리하게 설치하였으나, 단말에 Server Binary를 올려야하는 점과 Cycript만큼 간단하지 않았던 것같아(ㅎㅎ) '중'으로 점수를 매겼다.


Cycript의 경우 Cycia에서 패키지 설치만으로 모든 설치가 정상적으로 완료 되어 '상'으로 책정하였다.



4-2) 수정사항 반영의 편의성

후킹 코드 작성 중 수정사항이 생긴경우 재 반영하는 방법의 편의성에 대한 평가 항목이다.


Logos는 .deb파일을 재설치하고 Spring Board가 재시동되어야 하는 불편함이 있어 '하'가 되었다.


Frida의 경우 script를 종료 시킨 후 수정, 재실행의 과정이 있어야 하고.. 아무래도 Cycript만큼 간단하지 않았던것 같아 '중'으로 하였다.


Cycript는 후킹 script만 재정의 해주면 되므로 가장 간단하다고 판단하여 '상'으로 하였다.


4-3) 후킹 사항 유지력(?)

항목이름이 이상한거 같긴한데.. 적절한 명칭이 떠오르지않아서ㅠ... 한번 후킹 코드를 넣었을 때, 얼마나 유지가 되는지(?)에 대한 항목이다.


Logos는 한번 .deb설치가 되면 삭제가 될때까지 유지가 된다. 즉, 개발한 패키지를 한번 설치를 하고난 후 특별한 조치를 취하지 않아도 후킹코드가 유지된다. 가장 유지력이 좋다고 생각하여 '상'으로 책정하였다.


Frida는 후킹 script가 종료되기 전까지 유지가 되고, Cycript는 후킹 Process가 종료되기 전까지 유지 되므로 각각 '하'와 '중'으로 하였다.


4-4) 참조 자료의 양

비교 항목 중 가장 주관적인 항목으로 본인이 검색해 본 경험에 따라 그냥 매겼다.

아무래도 요즘 많이 떠오르고있는 Frida가 자료가 가장 많아 '상', Cycript와 Logos는 비슷 한것 같지만

Cycript가 예전 자료가 너무 많이나와서 사실상 볼 만한 자료가 거의 없었다. 따라서 더 애를 많이 먹었던 것 같아 '하'로 책정하였다.





다음 목표는 Logos를 이용하여 tsprotector와 비슷한 JB우회 패키지를 만들어 보고자 한다. 

fopen과 같은 file관련 API들, System call등을 후킹하여야 할 것으로 예상된다~


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1. Frida

Inject JavaScript to explore native apps on Windows, macOS, Linux, iOS, Android, and QNX.

[출처] https://www.frida.re/


Frida는 자바스크립트를 이용하여 Windows, macOS, Linux, iOS, Android와 QNX와 같은 다양한 플랫폼에서 후킹을 할 수 있는 플랫폼이다. 파이썬 틀에 인젝션할 코드를 자바스크립트로 작성하여 파이썬으로 실행 할 수 있다. 



2. Frida Hooking

iOS Hooking#1 에서 분석한 동일한 앱을 대상으로 진행을 하였으므로 앱 분석은 생략한다.


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# -*- conding: utf-8 -*-
import frida
import sys 
 
PACKAGE_NAME = "kr.history"
 
#send실행 시 출력할 format정의
def on_message(message, data):
    try:
        if message:
            print("[JSBACH] {0}".format(message["payload"]))
    except Exception as e:
        print(message)
        print(e)
 
 
def do_hook():
 
    hook = """ 
    //Objective-C가 실행 가능한 환경인지 검사
    if(ObjC.available){
        //해당 attach된 프로세스의 메모리에 올라가있는 클래스들을 가져올 수있고,
        //아래 for문은 타겟 클래스가 존재하는지 검사했다.
        for(var className in ObjC.classes){
            if(className == "Game2ViewController"){
                send("Found our target class : " + className);
            }
        }
    
        //Hooking을 진행할 메서드 객체를 가져온다.
        var hook_method = ObjC.classes.Game2ViewController["- recognizeAnswer"];
        send("print hook_method : " + hook_method);
        
        Interceptor.attach(hook_method.implementation, {
        
            //onEnter는 후킹함수 진입 시 실행되며, args[0]에는 self객체가
            //args[1]에는 selector객체가 들어있어 접근 가능하며
            //args[2]에는 해당 함수의 매개변수들이 들어있다.
            //매개변수를 변경하고 싶다면 이곳에서 변경한다.
            onEnter: function(args){
                
                var receiver = new ObjC.Object(args[0]);
                send("Target class : " + receiver.$className);
                send("Target superclass : " + receiver.$superClass.$className);
                var sel = ObjC.selectorAsString(args[1]);
                send("typeof sel = " + typeof sel);
                send("Hooked the target method : " + sel);
            },
            //onLeave는 함수 종료전 처리를 할 수 있다.
            //retVal에는 원래의 return값이 들어있고, return값을 변경하고 싶다면
            //이곳에서 변경한다.
            onLeave: function(retVal){
                //오답 시 리턴 값
                var wrong   = -1;
                //정답 시 리턴 값
                var correct = 1; 
                //retVal은 Object객체이며, int값으로 사용하기 위해 toInt32()를 사용
                var orig_rtn = retVal.toInt32();
                if(-1 == orig_rtn){
                    send("answer is Wrong!! : " + orig_rtn);
                    send("answer is replaced!!");
                    //값을 변경하기위해 replace()를 사용하여 변경함
                    retVal.replace(correct);
                }
                else{
                    send("answer is Correct!! : " + orig_rtn);
                }
            }
        });
    }
    //Objective-C 실행 환경이 아닌 경우 로그 출력
    else{
        console.log("Objective-C Runtime is not available!");
    }
    """
 
    return hook
 
if __name__ == '__main__':
 
    try:
        #연결할 단말을 찾는다.
        device = frida.get_device_manager().enumerate_devices()[-1]
 
        #타겟으로 할 앱의 패키지명으로 단말에서 실행되고 있는 pid를 가져온다.
        pid = device.spawn([PACKAGE_NAME])
        print("[JSBACH] {} is starting. (pid : {})".format(PACKAGE_NAME, pid))
 
        #위에서 얻어온 pid에 attach한다.
        session = device.attach(pid)
        device.resume(pid)
 
        #후킹코드를 injection한다.
        script = session.create_script(do_hook())
        script.on('message', on_message)
        script.load()
        sys.stdin.read()
    except KeyboardInterrupt:
        sys.exit(0)



코드에 대한 설명은 주석으로 대체합니다.


3. 결과





4. 코드 작성하며 발생했던 사소한 문제점들

4-1) frida client / server간 버전 충돌 문제

frida --version / frida-server --version 으로 확인한 메이저버전이 다를 경우 frida가 제대로 동작하지 않는다.


4-2) 32bit 단말 문제

실습에 활용한 단말은 iPhone 5로 32bit 단말이였는데, Frida최신버전(9.1.27)버전에서 제대로 훜이 걸리지않음

-> 8.2.2버전으로 낮추어 설치하여 정상적으로 동작 (pip install frida==8.2.2)


4-3) retVal 값 format

onLeave에있는 retVal값을 toString()을 이용해 사용하면 헥사 값이 나온다. (위 예제에서는 오답인 경우 0xffffffff, 정답인 경우 0x1) 따라서 toInt32()함수를 이용해서 int로만들어 주었다.

0xffffffff를 parseInt()를 사용하여 출력하면 unsigned int형의 최대값인 4294967295가 출력되었다.


4-4) onEnter

onEnter에서 args에 접근하여 receiver와 receiver의 superclass를 출력할 때, 많은 예제코드에서 

$className이 생략되어있었는데, 타입 변환 에러가 나면서 제대로 출력되지 않았으며, frida API를 참조해서 

$className을 추가하여 해결함

[참조] https://www.frida.re/docs/javascript-api/#objc


4. 후기

Logos와 비교했을 때, 후킹 코드의 빌드나 설치가 별도로 필요 없어서 가볍다는 느낌이 들었다.

python과 JavaScript로 iOS후킹 코드를 짤 수 있다는 게 신기했고,

탈옥상태가 아닌 폰에서도 후킹이 가능하다는 점도 신기했다.

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1. Logos

Logos is a component of the Theos development suite that allows method hooking code to be written easily and clearly, using a set of special preprocessor directives.


-[출처]http://iphonedevwiki.net/index.php/Logos


로고스는 Theos컴포넌트로 로고스를 이용하면 iOS 메소드 후킹 코드를 쉽고 깔끔하게 작성할 수 있다.

로고스를 이용한 후킹을 실습하기 위해 퀴즈앱을 대상으로 진행해보았다.


2. App Logic

2-1) 앱 실행 화면

앱은 퀴즈와 함께 해당 퀴즈 정답의 글자 수가 표시되고, 아래 글자를 클릭하여 정답을 맞추는 형식을 갖추고 있다.


2-2) iDA 정적 분석


Clutch를 이용하여 복호화한 Binary를 iDA로 열어 코드를 분석하면 위와 같은 코드를 발견 할 수 있는데, recognizeAnswer라는 메소드의 결과 값에 따라 congratulationViewVisible여부를 결정 하는 것을 알 수 있다.


recognizeAnswer메소드의 내용은 다음과 같다.


위 코드에서는 조금 잘렸는데, v2는 Game2ViewController의 self객체이고, answer_nospace의 길이가 0이 아니면 answer_nospace의 길이만큼 while문을 돌면서 userAnswer와 answer_nospace를 한글자씩 비교한다.

그 후 모두 매치하면 v15를 1로 만들고 매치하지 않으면 break한 후 v15를 -1로 만드게 되고 이 v15값을 리턴한다. 즉 유저의 정답과 문제의 정답을 비교하여 정답인 경우 1을 리턴하고, 오답인 경우 -1을 리턴하는 메서드임을 알 수 있다. 


2-3) Class-dump

2-2에서 확인한 Game2ViewController의 멤버변수나 메서드들을 Class-dump로 확인해 보았고, 우리가 주시해야하는 것들 부분만 발췌하였다.

answer_nospace는 앱에서 가지고있는 (분석한 결과 앱내 DB에서 조회해오는 값) 정답에 해당하는 변수이고, userAnswer는 유저가 입력한 답안 변수이다.



recognizeAnswer메서드는 멤버변수 값들로만 리턴 값을 정할 수 있으므로 특별한 Input값은 필요하지 않은 형태로 존재함을 확인 할 수있다.



3. Logos Hooking

위 분석 결과를 바탕으로 recognizeAnswer를 후킹하여 어떤 답안이 입력되든 정답처리가 될 수 있도록 Logos를이용한 후킹코드를 작성해 보았다.


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#import <UIKit/UIKit.h>
#import <Foundation/Foundation.h>
  
@interface Game2ViewController : UIViewController{
} 
  - (int)recognizeAnswer;
@end
%hook Game2ViewController
- (int)recognizeAnswer{
    int ret = %orig;
    int correct = 1;
    NSLog(@"[JSBACH]recognizeAnswer is Hooked\n"); 
    if(-1 == ret){
         NSLog(@"[JSBACH]answer is Wrong!! : %d", ret);
    }    
    else{
         NSLog(@"[JSBACH]answer is Correct!! : %d", ret);
    }
 
    return correct;
}
%end



@interface Game2ViewController : UIViewController{

}


- (int)recognizeAnswer;

@end


후킹 타겟으로 하는 클래스/인터페이스와 해당 메서드의 form을 정의해준다.

우리가 후킹할 Game2ViewController는 UIViewController의 sub이므로 Game2ViewController : UIViewController부분이 있고, class-dump의 결과에서 확인했던 것과 같이 - (int)recognizeAnswer 메서드 형태로 정의해준다.


%hook Game2ViewController 후킹할 클래스/인터페이스를 지정하고 %end로 후킹코드의 끝을 내준다.

%orig는 원래 메서드의 리턴값을 가져올 수 있으며, argument가 존재하는 경우에는 %orig(arg1, arg2, ...)형식으로 호출 가능하다.


여기서는 본래의 리턴값을 가져와서 정답/오답여부를 로그로 표출하고, 무조건 정답처리 할 수 있도록 코딩하였다.



3. 후킹 결과



정상적으로 후킹 되어 로깅이 되고있는 모습이다.



원래 정답은 비파형 / 세형이지만 아무 값이나 오답을 입력한 후 테스트 하였고 정답처리가 됨을 확인하였다. :)



4. 후기

Logos를 이용해서 트윅제작, 시스템콜 후킹, UI버튼을 추가하는 등의 다양한 여러작업이 가능하다고 들었는데, 천천히 하나씩 해보고 싶다. 우선 다음 게시글은 Frida를 이용해서 똑같은 행위를 하는 후킹코드를 작성 해볼 예정이다.





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1. ptrace 

 ptrace는 여러 유닉스와 유닉스 계열 운영 체제에서 발견되는 시스템 호출이다. ptrace(이 이름은 "process trace"의 축약형이다)를 통해 컨트롤러가 대상의 내부 상태를 조사하고 조작하게 함으로써, 한 프로세스가 다른 프로세스를 제어할 수 있다. ptrace는 디버거와 다른 코드 분석, 특히 소프트웨어 개발을 도와주는 도구들에서 사용된다.

[출처] 위키백과 https://ko.wikipedia.org/wiki/Ptrace


2. 목적

 본래의 목적은 안드로이드 LD_PRELOAD 환경 변수에 라이브러리명을 인젝션하여 특정 함수를 후킹하는 것

2-1) LD_PRELOAD 

 프로세스 실행 전 라이브러리 로딩 과정에서 해당 환경변수에 추가되어있는 라이브러리를 우선적으로 로딩하게 만드는 환경변수

2-2) 메인아이디어 

 zygote를 kill하게되면 init프로세스에서 zygote프로세스를 재생성하며, 이때 LD_PRELOAD환경 변수가 재로드되고, 이때 값을 조작하여 원하는 라이브러리를 인젝션한다.


2-3) 목적 달성 과정

 - zygote process kill (성공)

 - new zygote process의 pid를 알아냄 (성공)

 - new zygote process에서 실행하는 execve 실행 시점에서 환경변수 값 조작 (실패)

 - 후킹 여부 확인 (실패)


3. aarch32 vs aarch64

3-1) register갯수가 다름

 - register갯수가 대폭 추가되면서 ptrace를 이용하여 system call을 이해하기 위해 사용되는 register번호 또한 달라졌으며, 그에 따라 코드에서 사용하는 구조체 및 상수 또한 달라졌다.

 

aarch32 

aarch64 

system call number표시 reg 

7 

 8

 IP reg

ARM_ip 

 12

 return 값 reg

0 

0 

reg표시 structure

pt_regs

 user_regs_struct

 syscall number 참조

 리눅스 syscall number와 동일

ndk-bundle\include\asm-generic\unistd.h


 - aarch64 레지스터 설명

r30 (LR): The Link Register, is used as the subroutine link register (LR) and stores the return address when Branch with Link operations are performed.

r29 (FP): The Frame Pointer

r19…r28: Callee-saved registers

r18: The Platform Register, if needed; otherwise a temporary register.

r17 (IP1): The second intra-procedure-call temporary register (can be used by call veneers and PLT code); at other times may be used as a temporary register.

r16 (IP0): The first intra-procedure-call scratch register (can be used by call veneers and PLT code); at other times may be used as a temporary register.

r9…r15: Temporary registers

r8: Indirect result location register

r0…r7: Parameter/result registers


3-2) zygote 프로세스

 - aarch32에서는 zygote process밖에 존재 하지 않지만, aarch64에서는 zygote / zygote64 process가 존재함 

 - aarch64에서 zygote 프로세스는 두 개지만 zygote process를 kill하면 zygote64 또한 재 실행되는 것으로 보임


3-3) zygote 프로세스 kill 후

 - 새 프로세스 생성 전 aarch32에서는 stat64 system call을 사용하여 실행 바이너리(app_process)의 정보를 얻어 오지만, aarch64에서는 fstat64 system call을 사용하여 실행 바이너리(app_process32 / app_process64)의 정보를 얻어오며, aarch64의 app_process 바이너리는 app_process64의 심볼릭 링크이다.

 - aarch32에서는 fork system call로 zygote process를 생성하지만 aarch64에서는 clone system call을 이용

 - 개인적으로 fork / clone system call의 가장 큰 차이점은 프로세스 복사(생성) 이 후 실행 할 바이너리를 경로로 넘겨주느냐(fork), file descriptor(clone)의 차이가 가장 큰 외적 차이로 보이며, 조사를 통한 내적 차이는 parent process로부터 메모리 스택을 공유(clone) / 비공유(fork)라고 생각하고, 전반적으로 clone의 system call이 fork에 비해 비교적 비용이 낮은 것으로 설명이 되어있었다.


3-4) execve system call 탐지 가능 여부

이 부분은 aarch64에서도 아마도(?) 탐지가 가능할 것이나 내 능력/자료가 부족한 것으로 생각된다.

 - ptrace를 사용하여 레지스터 값들을 조사할 때 실행되는 system call number에 execve system call에 해당하는 220번이 탐지 되지 않음

 - strace를 이용하여 값을 조사했을 때는 execve system call이 실행되는 것이 확인됨


4. aarch64에서 ptrace사용

4-1) 레지스터 값을 가져오기 위한 구조체 선언

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//#include <linux/PTRACE.h>
//#include <sys/PTRACE.h>
 
//aarch64에서 달라진 구조체
struct user_regs_struct gregs;
 
//aarch64에서 추가로 필요한 부분
struct iovec iovecs;
iovecs.iov_base = &gregs;
iovecs.iov_len  = sizeof(gregs);


4-2) ptrace attatch

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// step 1. init프로세스에 PTRACE attatch 
ret = PTRACE(PTRACE_ATTACH, INIT_PID, (void *)1, 0);
if(ERROR == ret){
    printf("[ERROR] PTRACE_ATTACH failed return = %d\n", ret);        
}
else{
    printf("[INFO] PTRACE_ATTACH SUCCESS\n");    
}



4-3) 레지스터 값 얻어오기

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// cpu 레지스터 획득
ret = PTRACE(PTRACE_GETREGSET, INIT_PID, (void *)NT_PRSTATUS, &iovecs);
        
if ( ret < 0 ) {
    printf("[ERROR] PTRACE_GETREGSET ERROR : %d\n", ret);
            
}       
else{
    printf("[INFO] PTRACE_GETREGSET SUCCESS : %d\n", ret);                
}








4-4) system call 탐지

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#define SYSCALL_REGISTER(r)     r.regs[8]
#define RESULT_REGISTER(r)      r.regs[0]
#define IP_REGISTER(r)          r.regs[12]
 
//gregs.regs[28]이 0이 무엇을 뜻하는 지는 알수 없으나,
//여러 번 반복해보는 과정을 통해 0인 경우일 때가 new pid가 리턴되는 것을 확인함
//그 중에서도 리턴 값이 정상인 것과 비정상인 값이 있었는데,
//정상 값을 찾기 위해 maximum pid값을 지정함(cat /proc/sys/kernel/pid_max -> 32768)
if ( 220 == SYSCALL_REGISTER(gregs) && 
      40 == IP_REGISTER(gregs)        && 
       0 == gregs.regs[28]             &&
   32768 >= RESULT_REGISTER(gregs) ) {
            printf("[*] Found a new zygote64 process: %ld\n", RESULT_REGISTER(gregs));
            
            new_zygote_pid = RESULT_REGISTER(gregs);
}



4-5) ptrace detach

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//ptarce detach
if(PTRACE(PTRACE_DETACH, INIT_PID, (void*)1, 0) < 0) {
        printf("[ERROR] PTRACE_DETACH error\n");
}
else{
        printf("[INFO] PTRACE_DETACH SUCCESS\n");
}



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1. JDB

The Java Debugger, jdb, is a simple command-line debugger for Java classes. It is a demonstration of the Java Platform Debugger Architecture that provides inspection and debugging of a local or remote Java Virtual Machine.

[출처] http://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/tools/windows/jdb.html

간단히 정리하면 로컬 혹은 원격 자바 가상머신에서 실행되는 자바 프로그램을 디버깅할 수 있는 디버거입니다.

이 JDB를 이용하여 앱을 디버깅 할 수 있습니다.

위치 : ..../JDK_HOME/bin/jdb


2. 안드로이드 앱에 JDB Attach방법

2.1 디버깅 앱 포트번호 알아내기

먼저, 안드로이드 앱에서 사용하고 있는 포트번호를 알아내야합니다. 

앱 실행 전 adb jdwp 실행 결과와 디버깅할 앱 실행 후 adb jdwp 결과를 비교하여 앱에서 실행하는 포트를 알아냅니다.

아래는 결과물을 diff하여 알아낸 창입니다.

 보통은 맨 아래에 추가가 되는 형태인 듯하네요. 예시에서 디버깅 할 앱에서 사용하고있는 포트 번호는 8160입니다.


2.2 디버깅 포트를 로컬 포트로 포워딩

adb 명령어를 통해 디버깅 포트를 로컬 포트로 포워딩해줍니다.

adb forward tcp:[로컬포트] jdwp:[디버깅포트]


2.3 jdb실행

로컬포트를 이용하여 jdb를 attach합니다.

위의 예시는 디버깅포트가 8218을 사용하고 있고, 로컬포트 11111로 포워딩 해주고 난 후

jdb -connect com.sun.jdi.SocketAttach:hostname=localhost,port=11111(포워딩한 로컬포트) 를 실행하여

JDB를 Attach하였습니다.


3. 기본 JDB 명령어

명령어 

사용법 

설명 

next

next 

다음 라인 실행 

local

local 

현재 로컬 영역 변수 보기 

threads 

threads 

현재 실행 중인 스레드 확인 

methods 

methods [Class Name] 

해당 클래스가 사용하는 

메서드 출력 

stop in

stop in [method name] 

해당 메서드에 

브레이크포인트 설정 

print

print [value] 

특정 변수 값 출력 

eval 

eval [Java Code] 

자바코드를 실행시킴 

 run

run 

현재 브레이크 포인트
무시하고 실행 

[참조] 안드로이드 모바일 앱 모의 해킹(지은이. 조정원, 김명근, 조승현, 류진영, 김광수)




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