从汇编层看64位程序运行——安全的ROP攻击以控制程序执行流程

大纲

代码
分析

在《从汇编层看64位程序运行------ROP攻击以控制程序执行流程》一文中，我们介绍了如何使用ROP攻击来修改程序执行流程。但是这个方案存在一个问题，就是《从汇编层看64位程序运行------有惊无险的栈溢出》中所说的，会导致foo回到main函数后，RSP寄存器的值会比正确的大0x08（即栈缩小了0x08）。这是因为整个方案call了一次，ret了两次，即压栈一次，退栈两次。虽然不会导致程序执行出现问题，但是终究是不完美的。

代码

本文我们将介绍一种更简单、更安全的方案。

先看代码，请问程序输出的是0还是1999？

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int foo() {
    return 1999;
}

int foo7(unsigned int a, unsigned int b, unsigned int c, unsigned int d, unsigned int e, unsigned int f, void* g) {
    void* ptr = (void*)&g;
    (void)ptr;
    __asm__("pop %rbp\n\t");
    __asm__("push -0x8(%rbp)\n\t");
    __asm__("push %rbp\n\t");
    return 0;
}

int main() {
    void* g = (void*)&foo;
    int a = foo7(1, 2, 3, 4, 5, 6, g);
    printf("%d", a);
    return 0;
}

main函数中只调用了foo7，它返回的是0。foo7中也没调用foo，更没显式的返回foo的返回值。那么这个程序打印的是0吗？答案是"不是，它输出的是1999"。

这是因为foo7被ROP攻击了，导致其return后进入foo函数。而foo7和foo函数的返回值都是通过rax寄存器传递，于是main函数直接使用了从foo函数退出后的rax的值。这样，程序打印的是1999。

在这个方案中，我们没有对foo函数做任何汇编修改。但是会保证执行流程回到main函数后，rsp、rbp寄存器都是正确的。这是因为我们在foo7函数中，把栈的结构做了修改，模拟了一次push栈的操作。这样一次call、一次push、2次ret，最终栈是平衡的。

分析

我们在调用foo7之前下断点，查看此时rbp、rsp的值。它们分别为：0x7fffffffdf10和0x7fffffffdef8。

然后在call foo7之后下断点，可以看到rbp、rsp的值回到了call之前的状态。所以栈是平衡的。

我们看下foo7的汇编代码

+36行会将rbp寄存器的值从栈中pop出来，然后将foo的地址push到栈中，这样我们就构造了foo7要返回到foo函数中的基本设置。后面又见rbp寄存器的值push到栈中，是为了后续系统自动生成的pop %rbp做准备。

我们没有在foo函数中做修改的原因是：进入foo函数后，它就会拿到rbp寄存器，而此时rbp寄存器是main函数的rbp。这样如果foo中有任何栈上数据的修改，都会影响到main函数的栈帧数据正确性，即溢出了。所以我们将修改逻辑的代码放在foo7函数中。