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中级 ROP 主要是使用了一些比较巧妙的 Gadgets。

1 ret2csu

原理

在 64 位程序中，函数的前 6 个参数是通过寄存器传递的，但是大多数时候，我们很难找到每一个寄存器对应的 gadgets。 这时候，我们可以利用 x64 下的 __libc_csu_init 中的 gadgets。这个函数是用来对 libc 进行初始化操作的，而一般的程序都会调用 libc 函数，所以这个函数一定会存在。

我们先来看一下这个函数 (当然，不同版本的这个函数有一定的区别)

.text:00000000004005C0 ; void _libc_csu_init(void)
.text:00000000004005C0                 public __libc_csu_init
.text:00000000004005C0 __libc_csu_init proc near               ; DATA XREF: _start+16o
.text:00000000004005C0                 push    r15
.text:00000000004005C2                 push    r14
.text:00000000004005C4                 mov     r15d, edi
.text:00000000004005C7                 push    r13
.text:00000000004005C9                 push    r12
.text:00000000004005CB                 lea     r12, __frame_dummy_init_array_entry
.text:00000000004005D2                 push    rbp
.text:00000000004005D3                 lea     rbp, __do_global_dtors_aux_fini_array_entry
.text:00000000004005DA                 push    rbx
.text:00000000004005DB                 mov     r14, rsi
.text:00000000004005DE                 mov     r13, rdx
.text:00000000004005E1                 sub     rbp, r12
.text:00000000004005E4                 sub     rsp, 8
.text:00000000004005E8                 sar     rbp, 3
.text:00000000004005EC                 call    _init_proc
.text:00000000004005F1                 test    rbp, rbp
.text:00000000004005F4                 jz      short loc_400616
.text:00000000004005F6                 xor     ebx, ebx
.text:00000000004005F8                 nop     dword ptr [rax+rax+00000000h]
.text:0000000000400600
.text:0000000000400600 loc_400600:                             ; CODE XREF: __libc_csu_init+54j
.text:0000000000400600                 mov     rdx, r13
.text:0000000000400603                 mov     rsi, r14
.text:0000000000400606                 mov     edi, r15d
.text:0000000000400609                 call    qword ptr [r12+rbx*8]
.text:000000000040060D                 add     rbx, 1
.text:0000000000400611                 cmp     rbx, rbp
.text:0000000000400614                 jnz     short loc_400600
.text:0000000000400616
.text:0000000000400616 loc_400616:                             ; CODE XREF: __libc_csu_init+34j
.text:0000000000400616                 add     rsp, 8
.text:000000000040061A                 pop     rbx
.text:000000000040061B                 pop     rbp
.text:000000000040061C                 pop     r12
.text:000000000040061E                 pop     r13
.text:0000000000400620                 pop     r14
.text:0000000000400622                 pop     r15
.text:0000000000400624                 retn
.text:0000000000400624 __libc_csu_init endp

这里我们可以利用以下几点：

（1）从 0x000000000040061A 一直到结尾，我们可以利用栈溢出构造栈上数据来控制 rbx,rbp,r12,r13,r14,r15 寄存器的数据。

（2）从 0x0000000000400600 到 0x0000000000400609，

loc_400600:mov     rdx, r13    ; 将 r13 的值复制到 rdxmov     rsi, r14    ; 将 r14 的值复制到 rsimov     edi, r15d   ; 将 r15d 的值复制到 edi (rdi 的低 32 位)

这三条指令在准备调用一个函数所需的参数。

x64 调用约定 (System V AMD64 ABI)： 在 Linux/macOS 等系统的 x64 架构上，函数的前三个参数分别通过寄存器 rdi (第一个)、rsi (第二个)、rdx (第三个) 传递。

指令 mov edi, r15d 只操作 32 位寄存器 (edi 是 rdi 的低 32 位)。

在 x64 架构下，当向一个 32 位寄存器 (如 edi) 写入值时，对应的 64 位寄存器 (rdi) 的高 32 位会自动清零。

因此，mov edi, r15d 的效果等同于 mov rdi, r15（前提是 r15 的高 32 位本身是 0，或者你只关心 r15 的低 32 位值）。

结论是：通过控制 r15d，我们实际上可以完全控制 rdi 寄存器的值（使其低 32 位为 r15d，高 32 位为 0）。 

    call    qword ptr [r12+rbx*8] ; 调用地址位于 [r12 + rbx*8] 处的函数

如果我们可以合理地控制 r12 与 rbx，那么我们就可以调用我们想要调用的函数。比如说我们可以控制 rbx 为 0，r12 为存储我们想要调用的函数的地址。

（3）从 0x000000000040060D 到 0x0000000000400614，

    add     rbx, 1      ; rbx = rbx + 1 (索引加 1)cmp     rbx, rbp    ; 比较 rbx 和 rbpjnz     short loc_400600 ; 如果不相等 (rbx != rbp)，跳回 loc_400600 继续循环

• 作用： 这部分控制循环是否继续执行下一次迭代。

• 原始循环逻辑： 在初始化函数时，rbp 被设置成 .init_array 中函数指针的数量（(rbp - r12) / 8）。循环从 rbx = 0 开始，每次调用 [r12 + rbx*8] 指向的函数后，rbx 加 1，然后和 rbp (函数数量) 比较。只要 rbx < rbp (jnz 条件满足)，就跳回去继续调用下一个函数。

• 打破循环的关键： 如果我们想利用这段代码只调用 一次 我们指定的函数，然后正常退出循环继续执行后面的代码（pop 指令和 retn），我们需要确保循环在执行一次后就停止。

• 这可以通过设置 rbx 和 rbp 的值，使得在第一次执行完 add rbx, 1 后，rbx 的值等于 rbp 的值。

• 最直接的方法：设置 rbx = 0 和 rbp = 1（控制 rbx 与 rbp 的之间的关系为 rbx+1 = rbp）。

  • 进入循环： rbx = 0, rbp = 1 (0 != 1, 条件满足，进入循环体)

  • 调用函数： call [r12 + 0*8] -> call [r12]

  • 增加索引： rbx = 0 + 1 = 1

  • 比较： cmp rbx(1), rbp(1) -> 相等 (Zero Flag set)

  • 条件跳转： jnz (Jump if Not Zero) 条件不满足，不跳转。

  • 继续执行： 执行 add rsp, 8 及后面的 pop 和 retn 指令，正常退出函数/循环。

• 目的： 这样设置后，这段代码片段就变成了一个“调用一个特定函数（地址在 [r12]）并使用特定参数（r15d/r15->rdi, r14->rsi, r13->rdx），然后正常返回”的自包含 gadget。

例1

这里我们以蒸米的一步一步学 ROP 之 linux_x64 篇中 level5 为例。

首先检查程序的安全保护

程序为 64 位，开启了堆栈不可执行保护。

其次，寻找程序的漏洞，可以看出程序中有一个简单的栈溢出

read() 是一个系统函数，用于 从输入源读取数据。

• 参数解释：

  • 0：表示从 标准输入（stdin） 读取数据（比如键盘输入或文件重定向）。

  • 0x200uLL：表示要读取 512 字节 的数据（0x200 是十六进制，等于十进制的 512；uLL 表示“无符号长长整型”）

read() 会向 buf 写入 512 字节，但 buf 只能容纳 128 字节。

简单浏览下程序，发现程序中既没有 system 函数地址，也没有 /bin/sh 字符串，所以两者都需要我们自己去构造了。

教程中，作者尝试在本机使用 system 函数来获取 shell 失败了，应该是环境变量的问题，所以这里使用的是 execve 来获取 shell。

基本利用思路如下

• 利用栈溢出执行 libc_csu_gadgets 获取 write 函数地址，并使得程序重新执行 main 函数
• 根据 libcsearcher 获取对应 libc 版本以及 execve 函数地址
• 再次利用栈溢出执行 libc_csu_gadgets 向 bss 段写入 execve 地址以及 '/bin/sh’ 地址，并使得程序重新执行 main 函数。
• 再次利用栈溢出执行 libc_csu_gadgets 执行 execve('/bin/sh') 获取 shell。