有趣的Shellcode和栈

学弟问了一个ctf-wiki上pwn入门题的知识点，本身没什么意思，但引发的一些小思考感觉还挺好玩的……当然也有可能我作为一个单纯的re狗，pwn题总是被队友秒光了所以没什么写shellcode或者ROP的机会，因此对shellcode的编写比较生疏叭~
题目下载链接 - sniperoj-pwn100-shellcode-x86-64

题目简介

很明显栈溢出，buf位于栈顶，栈空间为0x10个字节（可以从buf的位置==rsp+0==rbp-10h看出），所以栈分布为

内容	偏移
buf	rsp
last_rbp	rsp+0x10
ret_addr	rsp+0x18
other	rsp+0x20
buf_end	rsp+0x40

题目保护只有PIE，但是栈地址被刻意给出来了所以无所谓，因此这题本身很简单只需要把execve(’/bin/sh’)的shellcode放到buf里即可。

ret_addr是需要确定的，因此能放shellcode的地方分别有上下两部分，buf-last_rbp一共0x18即24个字节，other-buf_end一共0x20即32个字节。

学弟的问题就是网上很多WP说因为buf只有24个字节所以不能用shellcraft.sh()生成的44个字节的shellcode，然后最后给出的exp清一色全是长度为23的shellcode再加上

payload = 'a'*24 + p64(shellcode_addr) + shellcode

就让人很不能理解，明明这种方法是采用的后者32个字节的空间，跟24有啥关系尼？
这些payload是可以正常打通的，实际上任何小于32bytes的payload使用后边空间都是没问题的。

分析问题

至于为什么shellcode是23字节却不能使用前者，实际上是因为leave以及空间过于紧促。
首先我们看一下shellcode的组成：

注意到最大的栈需求是连续三次push，也就是说会把rsp抬高3*8=24字节。
而leave的时候实际上相当于

mov rsp, rbp
pop rbp

而上一个栈帧中rbp是指向last_rbp的，当赋值给rsp后，又进行了一次pop使得rsp-=8指向了ret_addr。
另一方面我们的shellcode是23bytes，即0x17bytes，恰好占用了buf和last_rbp的空间。
因此当shellcode执行的时候第一次push会覆盖ret_addr，第二次push就会覆盖last_rbp，而last_rbp现在是shellcode的末端，导致syscall指令无法执行。

绕过分析

那么如果想要修复它，就有两条思路：

降低栈的使用
降低rsp指针

刚开始我的思路是按1走，毕竟最终syscall只需要用到2个栈空间，虽然现在只有一个但是对于空闲的1bytes可以做一次pop来获取一个额外的栈空间。
但是看了一下shellcode就会发现这个顺序已经没有办法改变了：
execve的执行条件有如下几个：

rax==0x3b
rdx==rsi==0
rdi==rsp *这里的rsp必须是最终的栈顶
栈上分别存放'/bin//sh'和0

因为栈上的两个参数是不可省略的，而rdi又必须指向放好参数后的栈顶，在rsp是通过栈传给rdi的情况下必然要用到3个栈空间。
（rsp->rdi的过程是push rsp, pop rdi，仅需要2bytes，而正常赋值需要3bytes以上。）

于是现在有如下条件：

栈空间只有1个，空闲字节也只有1byte
传参需要2个栈空间
rsp->rdi需要1个栈空间
pop可以+1栈空间，但消耗1个字节
rsp->rdi也可以用1个字节换1个栈空间

看起来似乎就差那1byte，怎么办呢？

搜索

不就差1byte嘛，这个shellcode不行，我们来康康还有没有更好的shellcode哇！
搜索了一下发现果然有22bytes的shellcode：

payload = "\x31\xF6\xF7\xE6\x50\x48\xBB\x2F\x62\x69\x6E\x2F\x2F\x73\x68\x53\x54\x5F\xB0\x3B\x0F\x05"

这样就又省出了1byte，把push rsp + pop rdi换成mov rdi, rsp或者索性在开头多pop rsi一次都可以。
最终exp：

shellcode2 = "\x5e\x5e\x31\xF6\xF7\xE6\x50\x48\xBB\x2F\x62\x69\x6E\x2F\x2F\x73\x68\x53\x54\x5F\xB0\x3B\x0F\x05"
payload = shellcode2+p64(shellcode_addr)

因地制宜

这个23bytes的shellcode真的没有办法了吗？
在搜索过程中发现有的shellcode使用了两字节的mov al, 59的指令，这样比起原来三字节的push 59, pop rax又能节省1bytes。
那本来为什么不用呢？因为这样的指令会使得原来的rax的高3字节保留下来。
可是我们这个程序有这样的顾虑吗？
注意到代码中：

return 0意味着什么？

ret前会为我们将rax清零！
因此这里我们也可以节省出1字节，同样的方法转换成栈空间，从而成功get shell~