使用 GDB 获取软路由的文件系统

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发布于 2021-08-10 07:24:14

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代码可运行

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作者：Hcamael@知道创宇404实验室 时间：2021年8月6日

最近在研究某款软路由，能在其官网下载到其软路由的ISO镜像，镜像解压可以获取到rootfs，但是该rootfs无法解压出来文件系统，怀疑是经过了某种加密。

把软路由器安装到PVE上，启动后也无法获取到Linux Shell的权限，只能看到该路由厂商自行开发的一个路由器Console界面。可以开启telnet/ssh，可以设置其密码，但是连接后同样是Console界面。

这种情况下对该软路由进行黑盒研究，难度非常大，是为下策，不是无可奈何的情况下不考虑该方案。

所以要先研究该怎样获取到该路由的文件系统，首先想到的方法是去逆向vmlinux，既然在不联网的情况下能正常跑起来这个软路由，说明本地肯定具备正常解密的所有条件，缺的只是其加密方法和rootfs格式。在通常情况下处理解密的代码位于vmlinux，所以只要能逆向出rootfs的加解密逻辑，就可以在本地自行解压该文件系统了。

该思路的难度不大，但是工作量非常大，是为中策，作为备选方案。

因为该软路由是被安装在PVE上，使用kvm启动，所以可以使用gdb对其内核进行调试，也可以通过gdb修改程序内存和寄存器的值。从而达到任意命令执行的目的，获取Linux Shell。

使用GDB调试软路由

在PVE界面的Monitor选项中输入gdbserver，默认情况下即可开启gdbserver，监听服务器的1234端口。

获取vmlinux：extract-vmlinux boot/vmlinuz > /tmp/vmlinux。

gdb进行调试：gdb /tmp/vmlinux。

然后挂上远程的gdbserver：target remote x.x.x.x:1234。

大多数情况下，断下来的地址都是为0xFFFFFFFFxxxxxxxx，该地址为内核地址，然后在gdb界面输入continue，让其继续运行。

想要获取Linux Shell，那么就需要执行一句获取Shell的shellcode，但是不管是执行反连shell还是bind shell的shellcode都太长了。为了缩减shellcode的长度，可以让shellcode执行一句execve("/bin/sh", ["/bin/sh","-c","/usr/sbin/telnetd -l /bin/sh -p xxxxx"], 0)命令（当然已经确定了存在telnetd，和其路径）。

下面为上述shellcode的大致代码(测试的目标为x86_64系统)：

0x00: /bin/sh\x00
0x08: -c\x00
0x10: cmd
0x100: 0x00
0x108: 0x08
0x110: 0x10
0x118: 0
mov rdi, 0x00
mov rsi, 0x100
xor rdx, rdx
xor rax, rax
mov al, 59
syscall

不过因为使用的是gdb，可以对程序内存寄存器进行修改，所以不需要这么长的shellcode，只需要执行下面的命令：

set *0x00=xxxx
set *0x04=xxxx
......
set $rdi=0x00
set $rsi=0x100
set $rdx=0
set $rax=59
set *((int *)$rip)=0x050F(syscall)

这里建议只对用户态代码进行修改，如果直接改内核态的代码，容易让系统崩溃。

接下来的步骤就是如何进入用户态，首先需要增加软路由的负载，可以访问一下路由器的Web服务，或者执行一些会长时间运行的程序（比如ping），然后按ctrl+c，中断程序运行，重复N次，如果不是运气不好的情况下，会很快断在一个地址开头不是0xffffffff的地址，这就是用户态程序的地址空间了。

接下来可以往栈、数据段内存写入我们要执行的命令，然后修改寄存器，修改当前pc值为syscall指令，再输入contiune，系统就会运行你想执行的命令了。

理论上该思路没啥问题，但是在实际测试的过程中发现了一些小问题。

在测试过程中，程序中断的用户态代码是/bin/bash的程序段，或者是libc的程序段，当修改代码段的代码时，不会像平常调试普通程序那样，修改的只是映射的内存代码，当程序退出后，修改的代码随同映射的内存一起释放了。当一个新的bash程序运行时，内存重新进行了映射，所以使用gdb修改当前程序的上下文，并不会影响到之后运行的程序。但是在调试内核的时候，进入用户态后，访问到的是该程序的真正内存区域，代码一经修改，除非系统重启，不然每次运行相同的程序，都将会运行修改后的代码。

所以按照上述理论修改了/bin/bash代码段的指令，执行了/bin/sh -c "/usr/sbin/telnetd -l /bin/bash"命令之后，bash这个程序实际的代码已经被破坏了，所以在该命令成功开启了telnet服务后，每当有用户连接这个telnet服务，根据bash程序代码被破坏的程度，程序将会有不同的异常（运气好，破坏的代码不重要，则不会影响到后续使用。运气不好，破坏的代码很重要，则可能无法再运行bash程序）。

比如下面这个测试案例：

?  ~ telnet 10.11.33.115 33333
Trying 10.11.33.115...
Connected to 10.11.33.115.
Escape character is '^]'.
bash-4.4# id
Connection closed by foreign host.

用户能成功连接到telnet服务，服务的banner正常显示，但是当执行id命令时，telnet服务却断开了连接，按照上述的分析，猜测是bash程序被修改的代码段位于bash程序处理用户输入的命令的函数中，所以当用户想执行id命令时，程序将会奔溃，导致telnet服务断开连接。

如果修改的代码位于libc的程序段，那将会造成更严重的后果，不仅是telnet服务甚至是操作系统的其他服务，运行到该libc的代码时，都会崩溃导致程序异常。

因为上述的原因，所以应该稍微修改一下思路，经过多次测试，发现最稳定，最不容易影响系统正常运行的思路如下：

1.在代码段搜索syscall指令，比如：find /h upaddr,lowaddr,0x050F。

2.然后把pc修改到该地址，set $pc=0xAAAAAA。

PS: 如果不修改指令，按原来的思路做，只需要把命令改成telnetd -l /bin/sh，用户连接到telnetd服务，执行命令时，将不会出现异常导致连接断开。不过这种方法治标不治本，只作为应急使用。

一键操作

准备写个gdb插件，一句指令完成我上述的流程。

选择开发一个gef的插件，在开发前收集了一些资料。

首先是参数寄存器：

arch/ABI     arg1  arg2  arg3  arg4  arg5  arg6  arg7  Notes
──────────────────────────────────────────────────────────────────
arm/OABI      a1    a2    a3    a4    v1    v2    v3
arm/EABI      r0    r1    r2    r3    r4    r5    r6
arm64         x0    x1    x2    x3    x4    x5    -
blackfin      R0    R1    R2    R3    R4    R5    -
i386          ebx   ecx   edx   esi   edi   ebp   -
ia64          out0  out1  out2  out3  out4  out5  -
mips/o32      a0    a1    a2    a3    -     -     -     See below
mips/n32,64   a0    a1    a2    a3    a4    a5    -
parisc        r26   r25   r24   r23   r22   r21   -
s390          r2    r3    r4    r5    r6    r7    -
s390x         r2    r3    r4    r5    r6    r7    -
sparc/32      o0    o1    o2    o3    o4    o5    -
sparc/64      o0    o1    o2    o3    o4    o5    -
x86_64        rdi   rsi   rdx   r10   r8    r9    -
x32           rdi   rsi   rdx   r10   r8    r9    -

然后是系统调用指令：

arm/OABI   swi NR               -           a1     NR is syscall #
arm/EABI   swi 0x0              r7          r0
arm64      svc #0               x8          x0
blackfin   excpt 0x0            P0          R0
i386       int $0x80            eax         eax.                 0x80CD
ia64       break 0x100000       r15         r8     See below
mips       syscall              v0          v0     See below
parisc     ble 0x100(%sr2, %r0) r20         r28
s390       svc 0                r1          r2     See below
s390x      svc 0                r1          r2     See below
sparc/32   t 0x10               g1          o0
sparc/64   t 0x6d               g1          o0
x86_64     syscall              rax         rax    See below     0x050F
x32        syscall              rax         rax    See below

然后收集了一些架构execve的系统调用号：

execve:
arm64/h8300/hexagon/ia64/m68k/nds32/nios2/openrisc/riscv32/riscv64/c6x/tile/tile64/unicore32/score/metag: 221
arm/i386/powerpc64/powerpc/s390x/s390/arc/csky/parisc/sh/xtensa/avr32/blackfin/cris/frv/sh64/mn10300/m32r: 11
armoabi: 9437195
x86_64/alpha/sparc/sparc64: 59
x32:  1073742344
mips64: 5057
mips64n32: 6057
mipso32: 4011
microblaze: 1033
xtensa:    117

最后得到如下所示的代码：

@register_commandclass ExecveCommand(GenericCommand):    """use execve do anything cmd"""    _cmdline_ = "execve"    _syntax_  = "{:s} [cmd]|set addr [address]".format(_cmdline_)    _example_ = "{:s} /usr/sbin/telnetd -l /bin/bash -p 23333\n{:s} set addr 0x7fb4360748ae".format(_cmdline_)    _aliases_ = ["exec",]    def __init__(self):        super().__init__(complete=gdb.COMPLETE_FILENAME)        self.findAddr = None        return    @only_if_gdb_running    def do_invoke(self, argv):        '''        mips/arm todo        '''        if len(argv) > 0:            if argv[0] == "debug":                # debug = 1                dofunc = print                argv = argv[1:]            elif argv[0] == "set":                if argv[1] == "addr":                    self.findAddr = int(argv[2], 16)                    info("set success")                return            else:                # debug = 0                dofunc = gdb.execute        else:            err("The lack of argv.")            return        cmd = " ".join(argv)        cmd = [b"/bin/sh", b"-c", cmd.encode()]        # print(current_arch.sp)        # print(current_arch.pc)        # print(current_arch.ptrsize)        # print(endian_str())        # print(current_arch.syscall_instructions)        # print(current_arch.syscall_register)        # print(current_arch.special_registers)        # print(current_arch.function_parameters)        # print(current_arch.arch)        # print(current_arch.get_ith_parameter)        # print(current_arch.gpr_registers)        # print(current_arch.get_ra)        # write_memory        try:            rsp = current_arch.sp            nowpc = self.findAddr or current_arch.pc        except gdb.error as e:            err("%s Please start first."%e)            return        bit = current_arch.ptrsize        if current_arch.arch == "X86":            arg0 = "$rdi" if bit == 8 else "$ebx"            arg1 = "$rsi" if bit == 8 else "$ecx"            arg2 = "$rdx" if bit == 8 else "$edx"            sysreg = current_arch.syscall_register            sysreg_value = 59 if bit == 8 else 11            syscall_instr = 0x050F if bit == 8 else 0x80CD        else:            err("%s can't implementation." % current_arch.arch)            return        spc = nowpc & (~0xFFF)        res = gdb.execute("find /h %s,%s,%s"%(spc, spc+0x10000, syscall_instr), to_string=True)        if "patterns found." not in res:            err("can't find syscall. Please break in libc.")            return        newpc = res.splitlines()[0]        endian_symbol = endian_str()        endian = "little" if endian_symbol == "<" else "big"        startaddr = rsp + 0x100        args_list = []        # cmd write to stack        for cstr in cmd:            args_list.append(startaddr)            cstr += b"\x00" * (4 - (len(cstr) % 4))            length = len(cstr)            write_memory(startaddr, cstr, length)            startaddr += length            # for i in range(0, len(cstr), 4):            #     t = hex(struct.unpack(endian_symbol+'I', cstr[i:i+4])[0])            #     dofunc("set  *(%s)=%s"%(hex(startaddr), t))                # startaddr += 4        args_list.append(0)        # set cmd point (rsi)        rsiAddr = rsp + 0x50        endian = "little" if endian_str() == "<" else "big"        addrvalue = b""        for addr in args_list:            addrvalue += addr.to_bytes(bit, endian)        write_memory(rsiAddr, addrvalue, len(addrvalue))            # for i in range(0, len(addr), 4):            #     t = hex(struct.unpack(endian_symbol+'I', addr[i:i+4])[0])            #     dofunc("set  *(%s+%d)=%s"%(hex(rsiAddr), i, t))            # rsiAddr += bit        # set first arguments.        dofunc("set %s=%s"%(arg0, hex(args_list[0])))        # set second arguments        dofunc("set %s=%s"%(arg1, hex(rsp + 0x50)))        # set third arguments        dofunc("set %s=0"%arg2)        # set syscall register        dofunc("set %s=%s"%(sysreg, sysreg_value))        # set $pc=$sp        dofunc("set $pc=%s"%newpc)        # set *$pc        # dofunc("set *(int *)$pc=%s"%hex(syscall_instr))        # show context        # dofunc("context")        # continue        dofunc("c")        return