--- title: ' GDB & Binary Exploitation' disqus: hackmd --- GDB & Binary Exploitation === # Table of Contents [TOC] # GDB (GNU Debugger) > [!Important] GNU開發工具 (GNU toolchain) 是Linux作業系統、嵌入式系統 (Embedded System)、與自由及開放原始碼軟體 (Free and Open Source Software, FOSS) 社群中，最常見、使用得最廣泛的程式開發工具。GNU開發工具是由GNU計劃 (GNU Project) 中的數個程式開發工具所集合而成，可以完成編譯、組譯和連結等步驟，還有自動化設定、自動化編譯、除錯工具等功能。GNU計劃是1983年時理查史托曼 (Richard Stallman) 提出的，目的是要建立一個由自由軟體組成的作業系統。1992年時，Linux核心以GNU通用公共授權條款 (GPL) 釋出，與GNU計劃組成GNU/Linux作業系統，而成為最多人使用的自由軟體作業系統家族，GNU開發工具也成為這些系統最主要的開發工具。 >Ref: https://www.cc.ntu.edu.tw/chinese/epaper/0020/20120320_2005.html GDB（GNU Debugger）是GNU計畫中的一個強大除錯工具，用於調試C、C++、Fortran等語言編寫的程式。GDB提供了多種功能來幫助開發者定位和修正代碼中的錯誤。 主要功能 1. 啟動程序：可以在GDB內部啟動被調試的程序。 2. 設置斷點：可以在代碼的指定行、函數或條件下設置斷點，程序運行到斷點處時會暫停。 3. 單步執行：支持逐行或逐指令執行代碼，以觀察程序運行狀況。 4. 檢查變量值：可以查看和修改內存中變量的值。 5. 追蹤調用棧：當程序崩潰時，能夠查看調用棧來定位問題源頭。 ![image](https://hackmd.io/_uploads/rk3RA_PQ0.png) ## Install GDB 檢查是否安裝GDB ```command gdb --version ``` 使用package manager安裝 ``` command # 在Debian/Ubuntu上 sudo apt-get install gdb # 在Fedora上 sudo dnf install gdb # 在Arch Linux上 sudo pacman -S gdb ``` ## Start up GDB 在terminal裡，輸入指令 `gdb (用 -g 參數編譯的執行檔檔名)` ，載入可執行文件 ```command gdb myprogram.exe ``` GDB的TUI（Text User Interface）提供了一個基於文本的UI界面，能夠顯示source code、Register和RAM等訊息，參數`-tui`進入TUI模式 ```command gdb -tui myprogram.exe ``` 啟動成功之後，基本上就是視情況需要，下指令操作 gdb 囉! ## GDB Basic Command ● 設置斷點 在特定行或函數處設置斷點： ```command (gdb) break main # 在 main 函數處設置斷點 (gdb) break myprogram.c:10 # 在 myprogram.c 文件的第10行設置斷點 (gdb) break myfunction # 在 myfunction 函數處設置斷點 ``` ● 查看斷點 列出所有當前設置的斷點： ```command (gdb) info breakpoints (gdb) info b ``` ● 刪除斷點 1. 刪除指定斷點 ```command (gdb) delete 1 # 刪除編號為1的斷點 ``` 2. 刪除所有斷點： ```command (gdb) delete # 刪除所有斷點 ``` ● 運行Process ```command (gdb) run ``` ● 逐行執行 ```command (gdb) step # 單步執行代碼，進入函數內部 (gdb) next # 單步執行代碼，但不進入函數內部 (gdb) continue # 繼續執行直到下一個斷點 ``` ● 顯示變量的值 ```command (gdb) print var # 顯示變量 var 的值 (gdb) print &var # 顯示變量 var 的位址 (gdb) print myarray[0] # 顯示數組 myarray 的第一個元素 ``` ● 修改變量的值： ```command (gdb) set var = 10 # 將變量 var 設置為 10 ``` ● 堆疊追蹤 查看當前Stack，了解process崩潰時的調用過程 ```command (gdb) backtrace # 顯示當前Stack ``` ● 查看source code ```command (gdb) list # 顯示當前代碼行及其周圍的代碼 (gdb) list 10 # 顯示從第10行開始的代碼 ``` ● 退出GDB 結束調試會話： ```command (gdb) quit ``` # Binary Exploitation Binary Exploitation 是通過分析和操縱可執行文件的二進制代碼來發現和利用軟體漏洞，以達到未經授權的操作。這通常包括攻擊者試圖破壞程序的正常執行流程，例如獲得未經授權的訪問權限或執行任意代碼。 ## ELF (Executable and Linkable Format) Executable and Linkable Format 常見的二進制文件格式，主要用於描述可執行文件（executable files）、共享庫（shared libraries）、目標文件（object files）等的結構和內容。它具有可移植性、靈活性和廣泛的應用，是Unix和類Unix系統中廣泛使用的標準格式之一。 ![image](https://hackmd.io/_uploads/ryAYHuv7C.png) ## x64 x86-64或AMD64，是一種64位元的微處理器架構。它是x86架構的64位擴展，主要由英特爾和AMD公司開發，旨在提供更大的記憶體空間和更高的性能。 ### 8 bytes alignment (8位元對齊) 在x64架構中，大多數資料的存取都要求按照8位元（8 bytes）進行對齊。這意味著數據在記憶體中的地址必須是8的倍數，否則將會引發對齊異常（alignment fault）。 例如，一個 64 位的整數或一個指標在記憶體中的地址應該以 0, 8, 16 等（在十六進制中為 0x00, 0x08, 0x10, ...）結尾。 ### Stack 0x10 bytes alignment (Stack對齊) 函數調用時，Stack Pointer 必須按照0x10 bytes（16 bytes）對齊。這意味著每次函數調用時，Stack Pointer必須指向一個地址，該地址的最低4位必須為0。這是為了確保 stack 上的每個框架都按 16 位元組對齊，保證 SIMD（單指令多數據）類型的數據和其他可能需要更嚴格對齊的數據結構能正常工作 ### Registers - RSP - Stack Pointer Register 指向 Stack 頂端 當一個新的data被push Stack時，RSP的值會向下移動；當一個data從Stack中pop時，RSP的值會向上移動。 - RBP - Base Pointer Register 指向 Stack 底端 通常用於存儲當前函數的Stack Frame的基址。 - RIP - Program Counter Register 指向當前執行指令 instruction 位置 它存儲了下一條要執行的指令的地址，也就是程序計數器（Program Counter）的值。當一個指令被執行完畢後，RIP的值會被自動更新為下一條指令的地址，從而實現指令的連續執行。 ### Assembly 在x64架構中，一些重要的組合語言（Assembly）指令 #### 1. jmp (Jump) `jmp`指令用於無條件跳轉到指定的地址。它會將指令執行流程直接轉移到目標地址處，而不受任何條件的限制。 ```command jmp label ; 無條件跳轉到標記 label 處 jmp address ; 無條件跳轉到指定地址處 ``` 跳至程式某一地址 A (address) 執行 ```command jmp = mov rip, A ``` #### 2. call `call` 指令用於調用函數。它將下一條指令的地址（即 call 指令後面的指令的地址）壓入stack，然後跳轉到指定的函數地址。 ```command call function_name ; 調用名為 function_name 的函數 call address ; 調用指定地址處的函數 ``` 將 call 完後回來緊接著要執行的下一行指令位置 push 到 stack 上儲存起來，再跳過去執行。 ```command call A = push next_rip mov rip, A ``` #### 3. leave `leave` 指令用於退出stack frame，並恢復父函數的stack frame。它實際上等效於以下兩條指令的組合：mov rsp, rbp 和 pop rbp。 ``` leave ; 退出當前函數的stack框架 ``` 還原至 caller 的 stack frame ```command mov rsp, rbp pop rbp ``` #### 4. ret (return) `ret` 指令用於從函數中返回到調用者。它將返回地址從stack中彈出，然後跳轉到該地址開始執行。 ```command ret ; 從函數中返回到調用者 ``` ### Stack Frame ![image](https://hackmd.io/_uploads/Hkcsi_PQ0.png) - [rbp] = old rbp (caller rbp) - [rbp + 8] = Return Address ## Common Vulnerabilities - Buffer Overflow (緩衝區溢位): 當程序寫入超過預定大小的數據到緩衝區時，會覆蓋相鄰的記憶體空間，這可能導致任意代碼執行。 - Format String Vulnerability (格式化字符串漏洞): 當程序不正確地處理輸入的格式化字符串時，攻擊者可以讀取或寫入記憶體中的任意位置。 - Heap Exploitation (堆利用): 通過操縱堆管理器的行為，攻擊者可以覆蓋關鍵數據結構並控制程序流。 - Return-Oriented Programming (ROP): 通過鏈接現有程序中的代碼段（gadgets）來構建惡意payload，以繞過防御機制如DEP（數據執行保護）。 # PWN pwn 是駭客文化中的一個術語，通常指徹底擊敗或控制某個目標系統。在計算機安全領域，pwn特別指的是成功利用漏洞來獲取系統的控制權。pwn用於競賽、研究以及實際攻擊中。 ## pwn 工具和技術 Pwntools 學習資源: https://github.com/Gallopsled/pwntools-tutorial #### 1.GDB (GNU Debugger) 用於調試可執行文件，分析代碼行為，設置斷點並查看內存狀態。 #### 2. pwntools 一個用於編寫exploit的Python庫，提供了便利的函數來處理IO、編碼/解碼、格式化輸入等。 #### 3. ROPgadget 用於自動化ROP鏈構建的工具，可以在二進制文件中搜索可用的gadgets。 #### 4. radare2 一個開源的逆向工程框架，提供了二進制分析、調試和利用工具。 # 安全程式設計 Lab [112-2 NTUT 安全程式設計 Lab - 字串安全與緩衝區溢位 Writeup](https://github.com/Chw41/Security-programming-2024/tree/main/String%20Safety%20and%20Buffer%20Overflow/CTF%20lab)