可执行文件patch技术&&持续更新

hac425 11月 07, 2017

前言

在ctf比赛中，有时我们需要对可执行文件进行patch, 或者在植入后门时，patch也是常用的手段。不过手工patch比较麻烦，下面介绍几个工具。本文介绍遇到的各种技术，不断更新。

ELF

Patchkit

地址：
https://github.com/lunixbochs/patchkit.git

1.由于链接器的原因暂时还不能使用 libc 中的函数，所以所有要做的事情都需要我们自己实现。用 c 或者 asm

pt.patch(addr,jmp=jmp_addr) 用于修改程序流程。
pt.hook(addr, target) 用于劫持程序流程，进行参数过滤。

使用方式：./patch binary_file patch.py

过滤printf中 %n 的脚本。

def replace_free(pt):
    printf_addr = 0x400548;// call printf 时的地址
    new_printf = pt.inject(c=r'''
void fix_printf(char *fmt) {
    for (int i = 0; fmt[i]; ++i)
    {
        if (fmt[i] == '%' && fmt[i+1] == 'n') {
           //找到后，通过前移的方式删除字符，每次删掉一个。
            int len=0;
            int j;
            while(fmt[len++]){
            }
            for(j=i;j<len-1;j++)
                fmt[j] = fmt[j+1];
            fmt[len-1] = '\x00';
            len=0;
            while(fmt[len++]){
            }
            for(j=i;j<len-1;j++)
                fmt[j] = fmt[j+1];
            
            fmt[len-1] = '\x00';
            //i--;
        }
    }
 
}
    ''')
    pt.hook(printf_addr, new_printf);

64位程序，修改 malloc函数的参数为 0x20

def replace(pt):
    malloc_addr = 0x040057A;  //call malloc的位置
    new_malloc = pt.inject(asm=r'''
    mov rdi,0x20
    ret
    ''')
    pt.hook(malloc_addr, new_malloc);

32位，由于与栈进行操作，要注意保存还原返回地址

def replace(pt):
    malloc_addr = 0x08048454;
    new_malloc = pt.inject(asm=r'''
    pop eax
    pop ebx
    push 0x20
    push eax
    ret
    ''')
    pt.hook(malloc_addr,new_malloc);

或者

def replace(pt):
    malloc_addr = 0x08048454;
    new_malloc = pt.inject(asm=r'''
    mov eax,0x20
    mov [esp+4], eax
    ret
    ''')
    pt.hook(malloc_addr,new_malloc);

LIEF

程序地址：https://github.com/lief-project/LIEF

使用这个工具可以很方便的 patch elf， pe，MachO 文件。本文以elf 为例。

通过交换导入导出符号

首先看第一个测试程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char** argv) {
  puts("/bin/sh");
  return EXIT_SUCCESS;
}

我们的目标是让他调用 puts 变成调用 system

方案一

修改 libc 中的相关符号，然后使用 LD_LIBRARY_PATH 加载我们修改后的库。

import lief
hashme = lief.parse("hashme")
libc = lief.parse("/lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.23.so")
# get puts, system symbol
puts_sym = filter(lambda e: e.name == "puts", libc.dynamic_symbols)[0]
system_sym = filter(lambda e: e.name == "system", libc.dynamic_symbols)[0]
# swap them
puts_sym.name = "system"
system_sym.name = "puts"
libc.write("libc.so.6")
print("done")

首先拿到 puts 和 system 符号对象，然后交换他们的名称。

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成功

方案二

直接修改目标文件的导入符号，代码如下

import lief
hashme = lief.parse("hashme")
# get puts, system symbol
puts_sym = filter(lambda e: e.name == "puts", hashme.imported_symbols)[0]
# set puts to system 
puts_sym.name = "system"
hashme.write("hashme.patch")
print("done")

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直接增加代码进行patch

修改库函数

测试程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
int main(int argc, char **argv) {
  if (argc != 2) {
    printf("Usage: %s <a> \n", argv[0]);
    exit(-1);
  }
  int a = atoi(argv[1]);
  printf("exp(%d) = %f\n", a, exp(a));
  return 0;
}

目标是hook exp 函数，直接增加一个 segments , 然后劫持函数指针到这里。首先编译一个 lib 用来提供用于 hook 的代码。

1	gcc -Os -nostdlib -nodefaultlibs -fPIC -Wl,-shared hook.c -o hook

hook.c 的内容：

1
2
3

double hook(double x) {
  return x + 100;
}

然后看脚本内容，很清晰。


import lief
libm = lief.parse("/lib/x86_64-linux-gnu/libm-2.23.so")
hook = lief.parse("hook")
segment_added = libm.add(hook.segments[0])
print("Hook inserted at VA: 0x{:06x}".format(segment_added.virtual_address))
exp_symbol = libm.get_symbol("exp")
hook_symbol = hook.get_symbol("hook")
exp_symbol.value = segment_added.virtual_address + hook_symbol.value
libm.write("libm.so.6")

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通过 got/plt 表直接劫持程序

测试程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
// Damn_YoU_Got_The_Flag
char password[] = "\x18\x3d\x31\x32\x03\x05\x33\x09\x03\x1b\x33\x28\x03\x08\x34\x39\x03\x1a\x30\x3d\x3b";
inline int check(char* input);
int check(char* input) {
  for (int i = 0; i < sizeof(password) - 1; ++i) {
    password[i] ^= 0x5c;
  }
  return memcmp(password, input, sizeof(password) - 1);
}
int main(int argc, char **argv) {
  if (check(argv[1]) == 0) {
    puts("You got it !!");
    return EXIT_SUCCESS;
  }
  puts("Wrong");
  return EXIT_FAILURE;
}

hook.c 内容，hook memcpy, 打印内容。

#include "arch/x86_64/syscall.c"
#define stdout 1
//gcc -nostdlib -nodefaultlibs -fPIC -Wl,-shared hook.c -o hook
int my_memcmp(const void* lhs, const void* rhs, int n) {
  const char msg[] = "Hook add\n";
  _write(stdout, msg, sizeof(msg));
  _write(stdout, (const char*)lhs, n);
  _write(stdout, "\n", 2);
  _write(stdout, (const char*)rhs, n);
  _write(stdout, "\n", 2);
  return 0;
}

hook 脚本

import lief
crackme = lief.parse("crackme.bin")
hook = lief.parse("hook")
segment_added = crackme.add(hook.segments[0])
my_memcmp = hook.get_symbol("my_memcmp")
my_memcmp_addr = segment_added.virtual_address + my_memcmp.value
crackme.patch_pltgot('memcmp', my_memcmp_addr)
crackme.write("crackme.hooked")

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参考：