Question

我的朋友制作了一个适用于x86的小型概念验证汇编程序。我决定将它移植到x86_64，但我立刻遇到了问题。

我在C中编写了一小段程序，然后编译并objdumped代码。之后我将它插入到我的python脚本中，因此x86_64代码是正确的：

from ctypes import cast, CFUNCTYPE, c_char_p, c_long

buffer = ''.join(map(chr, [ #0000000000000000 <add>:
  0x55,                     # push   %rbp
  0x48, 0x89, 0xe5,         # mov    %rsp,%rbp
  0x48, 0x89, 0x7d, 0xf8,   # mov    %rdi,-0x8(%rbp)
  0x48, 0x8b, 0x45, 0xf8,   # mov    -0x8(%rbp),%rax
  0x48, 0x83, 0xc0, 0x0a,   # add    $0xa,%rax
  0xc9,                     # leaveq 
  0xc3,                     # retq
]))

fptr = cast(c_char_p(buffer), CFUNCTYPE(c_long, c_long))
print fptr(1234)

现在，为什么这个脚本在我运行时会不断出现分段错误？

我还有一个关于mprotect和没有执行标志的问题。据说可以防止缓冲区溢出等大多数基本安全漏洞。但它使用的真正原因是什么？你可以继续写，直到你点击.text，然后将你的指令注入一个漂亮的PROT_EXEC -area。当然，除非你在.text

中使用写保护

但是，为什么到处都有PROT_EXEC？它的.text部分是否会被写保护，这不是很有帮助吗？

Answer 1

提到vincent，这是由于分配的页面被标记为不可执行。较新的处理器支持此functionality，并且它被支持它的操作系统用作增加的安全层。这个想法是为了防止某些缓冲区溢出攻击。例如。常见的攻击是溢出堆栈变量，重写返回地址以指向您插入的代码。使用不可执行的堆栈，现在只产生段错误，而不是控制进程。堆内存也存在类似的攻击。</ p>

要绕过它，你需要改变保护。这只能在页面对齐的内存上执行，因此您可能需要将代码更改为以下内容：

libc = CDLL('libc.so')

# Some constants
PROT_READ = 1
PROT_WRITE = 2
PROT_EXEC = 4

def executable_code(buffer):
    """Return a pointer to a page-aligned executable buffer filled in with the data of the string provided.
    The pointer should be freed with libc.free() when finished"""

    buf = c_char_p(buffer)
    size = len(buffer)
    # Need to align to a page boundary, so use valloc
    addr = libc.valloc(size)
    addr = c_void_p(addr)

    if 0 == addr:  
        raise Exception("Failed to allocate memory")

    memmove(addr, buf, size)
    if 0 != libc.mprotect(addr, len(buffer), PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC):
        raise Exception("Failed to set protection on buffer")
    return addr

code_ptr = executable_code(buffer)
fptr = cast(code_ptr, CFUNCTYPE(c_long, c_long))
print fptr(1234)
libc.free(code_ptr)

注意：在释放页面之前取消设置可执行标志可能是个好主意。大多数C库在完成后实际上并没有将内存返回给操作系统，而是将它保存在自己的池中。这可能意味着他们将在不清除EXEC位的情况下在其他地方重用该页面，从而绕过了安全性优势。

另请注意，这是非常不便携的。我在linux上测试过它，但在其他任何操作系统上都没有。它不能在windows上运行，可以在其他unix上运行（BSD，OsX？）。

Answer 2

与我的朋友做了一些研究，发现这是一个特定于平台的问题。我们怀疑在某些平台上，malloc mmaps内存没有PROT_EXEC，而其他平台则有。

因此有必要在事后用mprotect改变保护等级。

跛脚的事情，花了一些时间才知道该怎么做。

from ctypes import (
    cast, CFUNCTYPE, c_long, sizeof, addressof, create_string_buffer, pythonapi
)

PROT_NONE, PROT_READ, PROT_WRITE, PROT_EXEC = 0, 1, 2, 4
mprotect = pythonapi.mprotect

buffer = ''.join(map(chr, [ #0000000000000000 <add>:
    0x55,                     # push   %rbp
    0x48, 0x89, 0xe5,         # mov    %rsp,%rbp
    0x48, 0x89, 0x7d, 0xf8,   # mov    %rdi,-0x8(%rbp)
    0x48, 0x8b, 0x45, 0xf8,   # mov    -0x8(%rbp),%rax
    0x48, 0x83, 0xc0, 0x0a,   # add    $0xa,%rax
    0xc9,                     # leaveq 
    0xc3,                     # retq
]))

pagesize = pythonapi.getpagesize()
cbuffer = create_string_buffer(buffer)#c_char_p(buffer)
addr = addressof(cbuffer)
size = sizeof(cbuffer)
mask = pagesize - 1
if mprotect(~mask&addr, mask&addr + size, PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC) < 0:
    print "mprotect failed?"
else:
    fptr = cast(cbuffer, CFUNCTYPE(c_long, c_long))
    print repr(fptr(1234))

Answer 3

我认为如果不先将其设置为可执行文件，就无法自由执行任何已分配的内存。我从未尝试过，但你可能想检查unix函数mprotect：

http://linux.about.com/library/cmd/blcmdl2_mprotect.htm

VirtualProtect似乎在Windows上做同样的事情：

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa366898(VS.85).aspx

Answer 4

python甚至允许这样的使用吗？我应该学习它......

我认为解释器不希望任何寄存器被更改。如果打算像这样使用汇编器输出，请尝试保存函数内使用的寄存器。

顺便说一句，x86_64的调用约定与常规x86不同。如果丢失堆栈指针对齐并混合使用其他工具生成的外部对象，则可能会遇到麻烦。

Answer 5

我认为只有最简单的方法，但最近不涉及mprotect。明确地直接mmap程序的可执行空间。这些天python有一个完成这个的模块，虽然我没有找到获取代码地址的方法。简而言之，您将分配内存调用mmap而不是使用字符串缓冲区并间接设置执行标志。这样更简单，更安全，您可以确保现在只能执行您的代码。

Python ctypes和函数调用

5 个答案: