Python ctypes 和函数调用

Question

我的 friend 制作了一个可在 x86 上运行的小型概念验证汇编器。我决定也为 x86_64 移植它，但我立即遇到了问题。

我用 C 写了一小段程序，然后编译并 objdump 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总是出现段错误？

我还有一个关于 mprotect 和没有执行标志的问题。据说它可以防止大多数基本的安全漏洞，如缓冲区溢出。但它被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(inject)一个漂亮的 PROT_EXEC 区域。当然，除非您在 .text 中使用写保护

但是，为什么到处都是 PROT_EXEC？如果您的 .text 部分被写保护，这不会有很大帮助吗？

Answer 1

作为vincent提到，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附加的安全层。这个想法是为了防止某些缓冲区溢出攻击。例如。一种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。对于不可执行的堆栈，这现在只会产生段错误，而不是对进程的控制。堆内存也存在类似的攻击。<​​/p>

要绕过它，您需要更改保护。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如下所示:

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 库在完成后实际上不会将内存返回给操作系统，而是将其保存在自己的池中。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，从而绕过安全优势。

另请注意，这是相当不可移植的。我在 linux 上测试过它，但没有在任何其他操作系统上测试过。它不能在 Windows 上运行，购买可能在其他 Unix(BSD、OsX？)上运行。