pwnable passcode writeup

pwnable passcode 문제를 풀어보자. 이번 문제는 나의 미천한 수준으로는 풀기 쉽지 않았고 많은 부분을 공부하게 되었다...

패스워드 기반 로그인 시스템 프로그램을 C 코드로 컴파일했는데 컴파일러가 경고를 띄우긴 했지만 컴파일은 되었다고 한다. 

flag파일과 실행파일 passcode, 소스 passcode.c가 보인다.

passcode.c를 살펴보자.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
void login(){
    int passcode1;
    int passcode2;
 
    printf("enter passcode1 : ");
    scanf("%d", passcode1);
    fflush(stdin);
 
    // ha! mommy told me that 32bit is vulnerable to bruteforcing :)
    printf("enter passcode2 : ");
        scanf("%d", passcode2);
 
    printf("checking...\n");
    if(passcode1==338150 && passcode2==13371337){
                printf("Login OK!\n");
                system("/bin/cat flag");
        }
        else{
                printf("Login Failed!\n");
        exit(0);
        }
}
 
void welcome(){
    char name[100];
    printf("enter you name : ");
    scanf("%100s", name);
    printf("Welcome %s!\n", name);
}
 
int main(){
    printf("Toddler's Secure Login System 1.0 beta.\n");
 
    welcome();
    login();
 
    // something after login...
    printf("Now I can safely trust you that you have credential :)\n");
    return 0;    
}
 

언뜻 보면 passcode1과 passcode2에 각각 338150, 13371337을 입력하면 되는 것 같다.

그러나 실제로 코드를 실행해보면 패스코드를 입력하는 단계에서 내가 가장 싫어하는 segmentation fault 오류가 뜬다. (segmentation fault은 프로그램이 허용되지 않은 메모리 영역에 접근을 시도하거나, 허용되지 않은 방법으로 메모리 영역에 접근을 시도할 경우 발생한다.)

다시 소스를 보다 보니 8라인과 13라인의 scanf() 함수에서 문제가 발생한 것을 알 수가 있었다. 

이 소스를 작성한 사람의 의도대로라면 scanf("%d", &passcode1)가 되었어야 했을 것이다. 

passcode1가 선언된 주소를 참조하여 그 곳에 입력받은 값을 저장해야 하기 때문이다. 

그러나 지금 코드대로라면 passcode1은 선언만 되고 초기화되지 않은 상태이므로, 쓰레기값이 저장되어 있을 텐데, 이 쓰레기값 주소에 입력받은 값을 저장하게 된다. 

정상 코드) 

int passcode1; passcode= 쓰레기 값 \xabcdef

scanf("%d" &passcode1); passcode1 변수에 입력한 값 대입됨.

문제의 코드)

int passcode1;   // passcode= 쓰레기 값 ex. \xabcdef

scanf("%d" passcode1); \xabcdef이라는 주소에 입력받은 값 저장

그렇다면 이 부분 전에(특히 welcome함수에서) 뭔가 플래그를 딸 수 있는 부분이 있을 것이라는 킹리적 갓심에 의해,, gdb를 이용해서 리버싱을 해보기로 했다. 

(gdb 사용법 :   

https://bpsecblog.wordpress.com/2016/03/08/gdb_memory_1/ 

https://bpsecblog.wordpress.com/2016/04/04/gdb_memory_2/

http://jangpd007.tistory.com/54

http://create32.tistory.com/entry/GDB-%EC%82%AC%EC%9A%A9%EB%B2%95-x-%EB%AA%85%EB%A0%B9%EC%96%B4 )

welcome 함수에서, 문자열 name[100]을 입력받도록 하고 있는데, ebp-0x70에 입력을 받는 것으로 보인다.

100byte를 입력받도록 하고 있으니 ebp-0x70 ~ ebp-0xc까지가 name이 차지하는 공간이 될 것이다.

login 함수를 살펴보자. passcode1과 passcode2를 상수와 비교하는 구문을 찾으면 passcode1과 passcode2가 저장되는 곳을 알 수 있다. 

ebp-0x10에 passcode1이 저장되고, ebp-0xc에 passcode2가 저장됨을 알 수 있었다.

그렇다면.. 앞에서 본 name[100]에서 마지막 4바이트로 passcode1을 덮어쓸 수 있을 것이라는 생각이 든다... 

실제로 두 함수에서 ebp의 값도 같으므로 name의 마지막 4바이트로 passcode1를 조작할 수 있다는 것이 확실해졌다.. 

정리하자면, name[97]~name[100] 부분에 저장된 값에 해당하는 주소(passcode1)에 임의의 주소를 scanf() 함수로 입력할 수 있게 되었다.

즉, 특정 주소(4byte)에 특정 값(4byte)를 임의로 작성할 수 있게 된 것.. 그렇다면 특정 주소에 특정 값을 입력함으로써 어떻게 코드의 흐름을 바꿀 수 있을까?

조건문을 통과하지 않고 바로 system("/bin/cat flag") 함수를 호출하도록 조작할 수 있을까?

다시 login함수로 돌아가보자.

일단 passcode1의 주소를 조작해야 하므로 scanf() 함수까지는 정상적으로 수행해야 할 것이다. 

바로 뒤에 나오는 fflush() 함수를 살펴보자.

fflush() 함수는 파일 포인터인 스트림을 매개변수로 받아 출력버퍼를 비워주는 함수인데, 입력 버퍼에 남아 있는 문자를 비우기 위해 fflush(stdin)의 방식으로 사용하기도 한다(이 방식으로 많이 사용되지만 fflush함수는 출력버퍼를 비워주는 함수이기 때문에 입력버퍼를 비우는 식으로 사용하는 이 방식은 잘못된 방식이라고 한다. http://8ublictip.tistory.com/6 참고. 어쨌든, 이 문제 해결을 위해서 중요한 내용은 아니다.)

만약 fflush()가 호출되는 부분에 해당되는 주소에 system("/bin/cat flag")의 시작 부분 주소를 덮어씌울 수 있다면, fflush()가 호출되는 것이 아니라 system()이 호출되면서, 플래그를 볼 수 있을 것이다..!

그렇다면 이 fflush()함수의 시작 주소를 어떻게 알 수 있을까? 

이때 PLT와 GOT의 개념이 필요하다.

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PLT와 GOT를 간략하게 설명하자면 이렇다.

PLT (Procedure Linkage Table) : 외부 프로시저를 연결해주는 테이블. PLT를 통해 다른 라이브러리에 있는 프로시저를 호출해 사용할 수 있다.

GOT (Global Offset Table) : PLT가 참조하는 테이블. 프로시저들의 주소가 들어있다.

어떤 소스파일을 실행파일로 만들기 위해서 컴파일(compile)이라는 과정을 거치는데, 컴파일을 하면 오브젝트 파일이 생성된다. 가령 소스파일에 printf함수가 사용되었다고 한다면, 단순히 이 오브젝트 파일만으로는 실행이 불가능하다. printf의 구현 코드를 모르기 때문이다. 따라서 이 오브젝트 파일을 실행하려면 printf의 실행코드를 찾아서 오브젝트 파일과 연결시켜야 한다. printf의 실행코드는 printf의 구현 코드를 컴파일한 오브젝트 파일로, 이런 오브젝트 파일들이 모여있는 곳을 라이브러리라고 한다. 이렇게 라이브러리 등 필요한 오브젝트 파일을 연결시켜주는 작업을 링킹(Linking)이라 하며, 이 링크 과정을 거치면 최종적 실행파일이 생긴다. 링킹 방식에는 Static과 Dynamic방식이 있다.

Static Link방식은 파일 생성 시 라이브러리 내용을 포함한 실행 파일을 만든다.

Dynamic Link 방식은 공유 라이브러리를 사용한다. 라이브러리를 하나의 메모리 공간에 매핑하고 여러 프로그램에서 공유하여 사용한다.

Dynamic Link 방식에서 PLT와 GOT를 사용한다. Dynamic Link방식으로 컴파일 하면 라이브러리가 프로그램 외부에 있기 때문에 함수의 주소를 알아오는 과정이 필요하기 때문이다.

Dynamic Link 방식으로 만들어진 프로그램에서는 함수를 호출할 때 PLT를 참조한다. 

PLT에서는 GOT로 점프하게 되고, GOT에 라이브러리에 존재하는 실제 함수의 주소가 있어서 이 함수를 호출할 수 있게 되는 것이다.

PLT와 GOT의 개념은 더 이상 자세하게 서술하지는 않겠다. 대신 참고할 수 있는 좋은 글들의 링크를 남기겠다.

[PLT & GOT에 관한 참고글]

1. PLT&GOT(1) : PLT와 GOT의 관계 

http://noisivohees.tistory.com/22

2. PLT&GOT(2) : GOT에서 라이브러리 함수의 라이브러리 영역 내의 실제 주소를 구하는 방식에 대해 설명

http://noisivohees.tistory.com/26

3. PLT와 GOT 자세히 알기 : 블랙펄 시큐리티 블로그

https://bpsecblog.wordpress.com/2016/03/07/about_got_plt_1/

https://bpsecblog.wordpress.com/2016/03/09/about_got_plt_2

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PLT와 GOT의 개념을 참조하면 flush()함수의 GOT를 system()으로 조작하면 우리가 원하는 결과를 얻을 수 있을 것이다. 

(1) fflush의 GOT와 (2) system()함수의 시작 지점을 알아내보자.

fflush()의 PLT의 정보를 보면 0x804a004로 jmp하라고 한다. 0x804a004를 보니 fflush의 GOT가 맞으며 함수를 처음으로 호출했기 때문에 GOT에 PLT+6 값이 들어가 있는 모습이다. 이 GOT에 system()의 시작 부분을 넣어주면 된다.

system 함수에 인자를 전달해주는 부분이 보이므로 이곳이 시작부분. 

이제 페이로드를 작성해보자. 

scanf에서 "%d"로 받고 있기 때문에 80485E3의 10진수를 넘겨준다. 

플래그를 얻었다..

[참고문헌]

http://noisivohees.tistory.com/22

http://noisivohees.tistory.com/25

http://noisivohees.tistory.com/26

https://bpsecblog.wordpress.com/2016/03/07/about_got_plt_1/

https://bpsecblog.wordpress.com/2016/03/09/about_got_plt_2

https://bpsecblog.wordpress.com/2016/03/08/gdb_memory_1/ 

https://bpsecblog.wordpress.com/2016/04/04/gdb_memory_2/

http://jangpd007.tistory.com/54

http://create32.tistory.com/entry/GDB-%EC%82%AC%EC%9A%A9%EB%B2%95-x-%EB%AA%85%EB%A0%B9%EC%96%B4

http://8ublictip.tistory.com/6