pwntools是由Gallopsled开发的一款专用于CTF Exploit的Python库，包含了本地执行、远程连接读写、shellcode生成、ROP链的构建、ELF解析、符号泄漏等众多强大功能，可以说把exploit繁琐的过程变得简单起来。这里简单介绍一下它的使用。

安装

Pwntools的主页在pwntools.com，Github项目地址为pwntools，可以下载到最新的源码用python进行安装。也可以简单地使用pip install pwntools进行安装。

虽然Pwntools大部分的功能都是纯python实现的可以直接使用，其还是依赖一些外部的python库例如capstone等，如果使用pip安装的话可以发现安装了不少依赖的库。而如果需要使用其ROP链的构建功能的话，则需要安装libcapstone这个非Python的库，这个可以到capstone-download去下载，不过需要注意的一点就是要保持python的capstone与这个libcapstone的版本一致否则可能出现API Version冲突的问题，在pip安装时可以指定其版本pip install capstone==3.0.4

模块简介

一般使用的话可以直接用from pwn import *将所有的模块导入到当前namespace，这条语句还会帮你把os,sys等常用的系统库导入。

常用的模块有下面几个：

  • asm : 汇编与反汇编，支持x86/x64/arm/mips/powerpc等基本上所有的主流平台
  • dynelf : 用于远程符号泄漏，需要提供leak方法
  • elf : 对elf文件进行操作
  • gdb : 配合gdb进行调试
  • memleak : 用于内存泄漏
  • shellcraft : shellcode的生成器
  • tubes : 包括tubes.sock, tubes.process, tubes.ssh, tubes.serialtube，分别适用于不同场景的PIPE
  • utils : 一些实用的小功能，例如CRC计算，cyclic pattern等

Tubes读写接口

这应该是exploit最为基础的部分了，对于一次攻击而言前提就是与目标服务器或者程序进行交互，这里就可以使用remote(address, port)产生一个远程的socket然后就可以读写了

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>>> conn = remote('ftp.debian.org',21)
>>> conn.recvline() 
'220 ...'
>>> conn.send('USER anonymous\r\n')
>>> conn.recvuntil(' ', drop=True)
'331'
>>> conn.recvline()
'Please specify the password.\r\n'
>>> conn.close()

同样地，使用process可以打开一个本地程序并进行交互

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>>> sh = process('/bin/sh')
>>> sh.sendline('sleep 3; echo hello world;')
>>> sh.recvline(timeout=1)
''
>>> sh.recvline(timeout=5)
'hello world\n'
>>> sh.close()

同时，也可以使用listen来开启一个本地的监听端口

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>>> l = listen()
>>> r = remote('localhost', l.lport)
>>> c = l.wait_for_connection()
>>> r.send('hello')
>>> c.recv()
'hello'

无论哪种PIPE都是继承tube而来，可以用于读写函数主要有:

  • interactive() : 直接进行交互，相当于回到shell的模式，在取得shell之后使用
  • recv(numb=4096, timeout=default) : 接收指定字节
  • recvall() : 一直接收直到EOF
  • recvline(keepends=True) : 接收一行，keepends为是否保留行尾的\n
  • recvuntil(delims, drop=False) : 一直读到delims的pattern出现为止
  • recvrepeat(timeout=default) : 持续接受直到EOF或timeout
  • send(data) : 发送数据
  • sendline(data) : 发送一行数据，相当于在数据末尾加\n

这些看官们应该都很熟悉了，关于它们的用法也就不再赘述。

汇编与反汇编

使用asm来进行汇编

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>>> asm('nop')
'\x90'
>>> asm('nop', arch='arm')
'\x00\xf0 \xe3'

可以使用context来指定cpu类型以及操作系统

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>>> context.arch      = 'i386'
>>> context.os        = 'linux'
>>> context.endian    = 'little'
>>> context.word_size = 32

使用disasm进行反汇编

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>>> print disasm('6a0258cd80ebf9'.decode('hex'))
   0:   6a 02                   push   0x2
   2:   58                      pop    eax
   3:   cd 80                   int    0x80
   5:   eb f9                   jmp    0x0

注意，asm需要binutils中的as工具辅助，如果是不同于本机平台的其他平台的汇编，例如在我的x86机器上进行mips的汇编就会出现as工具未找到的情况，这时候需要安装其他平台的cross-binutils。

Shellcode生成器

使用shellcraft可以生成对应的架构的shellcode代码，直接使用链式调用的方法就可以得到

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>>> print shellcraft.i386.nop().strip('\n')
    nop
>>> print shellcraft.i386.linux.sh()
    /* push '/bin///sh\x00' */
    push 0x68
    push 0x732f2f2f
    push 0x6e69622f
...

如上所示，如果需要在64位的Linux上执行/bin/sh就可以使用shellcraft.amd64.linux.sh()，配合asm函数就能够得到最终的pyaload了。

除了直接执行sh之外，还可以进行其它的一些常用操作例如提权、反向连接等等。

ELF文件操作

这个还是挺实用的，在进行elf文件逆向的时候，总是需要对各个符号的地址进行分析，elf模块提供了一种便捷的方法能够迅速的得到文件内函数的地址，plt位置以及got表的位置。

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>>> e = ELF('/bin/cat')
>>> print hex(e.address)  # 文件装载的基地址
0x400000
>>> print hex(e.symbols['write']) # 函数地址
0x401680
>>> print hex(e.got['write']) # GOT表的地址
0x60b070
>>> print hex(e.plt['write']) # PLT的地址
0x401680

同样，也可以打开一个libc.so来解析其中system的位置:)

甚至可以修改一个ELF的代码

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>>> e = ELF('/bin/cat')
>>> e.read(e.address+1, 3)
'ELF'
>>> e.asm(e.address, 'ret')
>>> e.save('/tmp/quiet-cat')
>>> disasm(file('/tmp/quiet-cat','rb').read(1))
'   0:   c3                      ret'

ELF模块在文档里好像还没有写的样子，不过可以从源码中看到一些可用的函数

  • asm(address, assembly) : 在指定地址进行汇编
  • bss(offset) : 返回bss段的位置，offset是偏移值
  • checksec() : 对elf进行一些安全保护检查，例如NX, PIE等。
  • disasm(address, n_bytes) : 在指定位置进行n_bytes个字节的反汇编
  • offset_to_vaddr(offset) : 将文件中的偏移offset转换成虚拟地址VMA
  • vaddr_to_offset(address) : 与上面的函数作用相反
  • read(address, count) : 在address(VMA)位置读取count个字节
  • write(address, data) : 在address(VMA)位置写入data
  • section(name) : dump出指定section的数据

ROP链生成器

现在的exploit是越来越难，一般起手题都得是NX开启的，ROP这种以前都能出400分题的技术现在也就出50-100分题了非常惨，也许跟这个工具简化了ROP过程有关系？「误」

先简单回顾一下ROP的原理，由于NX开启不能在栈上执行shellcode，我们可以在栈上布置一系列的返回地址与参数，这样可以进行多次的函数调用，通过函数尾部的ret语句控制程序的流程，而用程序中的一些pop/ret的代码块(称之为gadget)来平衡堆栈。其完成的事情无非就是放上/bin/sh，覆盖程序中某个函数的GOT为system的，然后ret到那个函数的plt就可以触发system('/bin/sh')。由于是利用ret指令的exploit，所以叫Return-Oriented Programming。（如果没有开启ASLR，可以直接使用ret2libc技术）

好，这样来看，这种技术的难点自然就是如何在栈上布置返回地址以及函数参数了。而ROP模块的作用，就是自动地寻找程序里的gadget，自动在栈上部署对应的参数。

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elf = ELF('ropasaurusrex')
rop = ROP(elf)
rop.read(0, elf.bss(0x80))
rop.dump()
# ['0x0000:        0x80482fc (read)',
#  '0x0004:       0xdeadbeef',
#  '0x0008:              0x0',
#  '0x000c:        0x80496a8']
str(rop)
# '\xfc\x82\x04\x08\xef\xbe\xad\xde\x00\x00\x00\x00\xa8\x96\x04\x08'

使用ROP(elf)来产生一个rop的对象，这时rop链还是空的，需要在其中添加函数。

因为ROP对象实现了__getattr__的功能，可以直接通过func call的形式来添加函数，rop.read(0, elf.bss(0x80))实际相当于rop.call('read', (0, elf.bss(0x80)))。
通过多次添加函数调用，最后使用str将整个rop chain dump出来就可以了。

  • call(resolvable, arguments=()) : 添加一个调用，resolvable可以是一个符号，也可以是一个int型地址，注意后面的参数必须是元组否则会报错，即使只有一个参数也要写成元组的形式(在后面加上一个逗号)
  • chain() : 返回当前的字节序列，即payload
  • dump() : 直观地展示出当前的rop chain
  • raw() : 在rop chain中加上一个整数或字符串
  • search(move=0, regs=None, order=’size’) : 按特定条件搜索gadget，没仔细研究过
  • unresolve(value) : 给出一个地址，反解析出符号

其他

对于整数的pack与数据的unpack，可以使用p32,p64,u32,u64这些函数，分别对应着32位和64位的整数。

另外，在utils工具中比较常用的就是可以使用cyclic pattern来找到return address的位置，这个功能在gdb peda中也是有的，这里就不过多介绍了。

还有一些比较有用的功能没有研究，之后再进行介绍。

参考资料

pwntools document

其他相关链接

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