Pwntools 2022简明手册

• Author：ZERO-A-ONE
• Date：2022-02-24

本文翻译自：https://github.com/Gallopsled/pwntools-tutorial，主要是考虑到目前中文互联网中关于系统介绍pwntools使用方法的文章都比较老和杂乱，且转换为Python3后又有许多零零散散的问题，看到这个仓库中包含了很多使用技巧和调试问题的解决方案，感到可以翻译一下

这个资源库包含了一些开始使用pwntools（和pwntools）的基本教程。

这些教程并不致力于解释逆向工程或利用，而是假定读者有这方面的知识。

一、简介

Pwntools是一个工具包，使选手们在CTF期间的尽可能容易的编写EXP，并使EXP尽可能的容易阅读。

有些代码每个人都写过无数次，而且每个人都有自己的方法。Pwntools的目标是以半标准的方式提供所有这些，这样你就可以停止复制粘贴相同的struct.unpack('>I', x)代码，而是使用更多稍微清晰的包装器，如pack或p32甚至p64(..., endian='big', sign=True)。

除了对日常的功能进行方便的包装外，它还提供了一套非常丰富的IO管道，将所有你曾经执行过的IO封装在一个统一的界面中。从本地攻击切换到远程攻击，或者通过SSH进行本地攻击，都只是修改一行代码的工作。

最后但并非最不重要的是，它还包括一系列用于中级到高级使用情况的开发协助工具。这些工具包括给定内存泄露基元的远程符号解析（MemLeak和DynELF），ELF解析和修补（ELF），以及ROP小工具发现和调用链构建（ROP）。

二、目录

• Installing Pwntools

• Tubes

  • Basic Tubes
  • Interactive Shells
  • Processes
  • Networking
  • Secure Shell
  • Serial Ports

• Utility

  • Encoding and Hashing
  • Packing / unpacking integers
  • Pattern generation
  • Safe evaluation

• Bytes vs. Strings

  • Python2

  • Python3

    • Gotchas

• Context

  • Architecture
  • Endianness
  • Log verbosity
  • Timeout

• ELFs

  • Reading and writing
  • Patching
  • Symbols

• Assembly

  • Assembling shellcode
  • Disassembling bytes
  • Shellcraft library
  • Constants

• Debugging

  • Debugging local processes
  • Breaking at the entry point
  • Debugging shellcode

• ROP

  • Dumping gadgets
  • Searching for gadgets
  • ROP stack generation
  • Helper functions

• Logging

  • Basic logging
  • Log verbosity
  • Progress spinners

• Leaking Remote Memory

  • Declaring a leak function
  • Leaking arbitrary memory
  • Remote symbol resolution

三、安装Pwntools

这个过程可以说是简单明了，Ubuntu 18.04和20.04是唯一 "官方支持 "的平台，因为它们是官方对软件进行自动化测试的唯二平台。

$ apt-get update
$ apt-get install python3 python3-pip python3-dev git libssl-dev libffi-dev build-essential
$ python3 -m pip install --upgrade pip
$ python3 -m pip install --upgrade pwntools

3.1 验证安装

如果以下命令成功，一切都应该是OK的

$ python -c 'from pwn import *'

3.2 其它架构

如果你想为其它的架构组装或反汇编代码，你需要安装一个合适的binutils。对于Ubuntu和Mac OS X用户，安装说明可在docs.pwntools.com上找到。

$ apt-get install binutils-*

四、管道

管道是方便高校的I/O包装器，里面包含了你需要执行的大多数类型的I/O。

• Local processes
• Remote TCP or UDP connections
• Processes running on a remote server over SSH
• Serial port I/O

本介绍提供了一些所提供功能的例子，但更复杂的组合是可能的。关于如何进行正则表达式匹配，以及将管道连接在一起的更多信息，请参阅完整的文档。

4.1 基础IO

下面介绍一些IO中的基本功能：

接收数据

• recv(n) - 接收任何数量的可用字节
• recvline() - 接收数据，直到遇到换行
• recvuntil(delim) - 接收数据，直到找到一个分隔符
• recvregex(pattern) - 接收数据，直到满足一个与pattern重合的内容为止
• recvrepeat(timeout) - 继续接收数据，直到发生超时
• clean() - 丢弃所有缓冲的数据

发送数据

• send(data) - 发送数据
• sendline(line) - 发送数据加一个换行

操作整数

• pack(int) - 打包发送一个字（word）大小的整数
• unpack() - 接收并解包一个字（word）大小的整数

4.2 进程和基本功能

为了创建一个与进程对话的管道，你只需创建一个进程对象并给它一个目标二进制的名字。

from pwn import *

io = process('sh')
io.sendline('echo Hello, world')
io.recvline()
# 'Hello, world\n'

如果你需要提供命令行参数，或设置环境，可以使用额外的选项。更多信息请参见完整的文档。

from pwn import *

io = process(['sh', '-c', 'echo $MYENV'], env={
    
    'MYENV': 'MYVAL'})
io.recvline()
# 'MYVAL\n'

读取二进制数据也不是一个问题。你可以用recv接收多达若干字节的数据，或者用recvn接受精确的字节数。

from pwn import *

io = process(['sh', '-c', 'echo A; sleep 1; echo B; sleep 1; echo C; sleep 1; echo DDD'])

io.recv()
# 'A\n'

io.recvn(4)
# 'B\nC\n'

hex(io.unpack())
# 0xa444444

4.3 会话互动

你在游戏服务器中获取了一个shell吗？赶快！互动地使用它是很容易的。

from pwn import *

# Let's pretend we're uber 1337 and landed a shell.
io = process('sh')

# <exploit goes here>

io.interactive()

4.4 网络

创建一个网络连接也很容易，而且有完全相同的接口。一个remote对象连接到其他地方，而一个listen对象则在等待连接。

from pwn import *

io = remote('google.com', 80)
io.send('GET /\r\n\r\n')
io.recvline()
# 'HTTP/1.0 200 OK\r\n'

如果你需要指定协议信息，也是很直接方便的。

from pwn import *

dns  = remote('8.8.8.8', 53, typ='udp')
tcp6 = remote('google.com', 80, fam='ipv6')

侦听连接并没有多复杂。请注意，这正好是在监听一个连接，然后停止监听。

from pwn import *

client = listen(8080).wait_for_connection()

4.5 安全的Shell

SSH连接也同样简单。可以将下面的代码与上面 "Hello Process "中的代码进行比较。

你还可以用SSH做更复杂的事情，如端口转发和文件上传/下载。更多信息请参见SSH教程。

from pwn import *

session = ssh('bandit0', 'bandit.labs.overthewire.org', password='bandit0')

io = session.process('sh', env={
    
    "PS1":""})
io.sendline('echo Hello, world!')
io.recvline()
# 'Hello, world!\n'

4.6 串行端口

如果你需要在本地进行一些黑客攻击，也有一个串行管道。一如既往，在完整的在线文档中有更多信息。

from pwn import *

io = serialtube('/dev/ttyUSB0', baudrate=115200)

五、实用功能

Pwntools大约有一半的内容是实用功能，这样你就不再需要到处复制粘贴这样的东西。

import struct

def p(x):
    return struct.pack('I', x)
def u(x):
    return struct.unpack('I', x)[0]

1234 == u(p(1234))

此外，你不仅得到了漂亮的小包装，作为额外的奖励，在阅读别人的漏洞代码时，一切都更清晰，更容易理解。

from pwn import *

1234 == unpack(pack(1234))

5.1 打包和解包整数

这可能是你最常做的事情，所以它在最前面。主要的pack和unpack函数都知道context中的全局设置，如endian、bits和sign。

你也可以在函数调用中明确指定它们。

pack(1)
# '\x01\x00\x00\x00'

pack(-1)
# '\xff\xff\xff\xff'

pack(2**32 - 1)
# '\xff\xff\xff\xff'

pack(1, endian='big')
# '\x00\x00\x00\x01'

p16(1)
# '\x01\x00'

hex(unpack('AAAA'))
# '0x41414141'

hex(u16('AA'))
# '0x4141'

5.2 文件I/O

只需调用一个函数，它就能做你想做的事。

from pwn import *

write('filename', 'data')
read('filename')
# 'data'
read('filename', 1)
# 'd'

5.3 哈希和编码

能够快速的将你的数据转换成你需要的任何格式。

Base64

'hello' == b64d(b64e('hello'))

Hashes

md5sumhex('hello') == '5d41402abc4b2a76b9719d911017c592'
write('file', 'hello')
md5filehex('file') == '5d41402abc4b2a76b9719d911017c592'
sha1sumhex('hello') == 'aaf4c61ddcc5e8a2dabede0f3b482cd9aea9434d'

URL Encoding

urlencode("Hello, World!") == '%48%65%6c%6c%6f%2c%20%57%6f%72%6c%64%21'

Hex Encoding

enhex('hello')
# '68656c6c6f'
unhex('776f726c64')
# 'world'

Bit Manipulation and Hex Dumping

bits(0b1000001) == bits('A')
# [0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1]
unbits([0,1,0,1,0,1,0,1])
# 'U'

Hex Dumping

print hexdump(read('/dev/urandom', 32))
# 00000000  65 4c b6 62  da 4f 1d 1b  d8 44 a6 59  a3 e8 69 2c  │eL·b│·O··│·D·Y│··i,│
# 00000010  09 d8 1c f2  9b 4a 9e 94  14 2b 55 7c  4e a8 52 a5  │····│·J··│·+U|│N·R·│
# 00000020

5.4 样例生成

样例生成是一种非常方便的方法，可以在不需要进行数学计算的情况下找到偏移量。

假设我们有一个直接的缓冲区溢出，我们生成一个样例并提供给目标应用程序。

io = process(...)
io.send(cyclic(512))

在核心转储中，我们可能看到崩溃发生在0x61616178。我们可以不用对崩溃帧做任何分析，只需把这个数字打回去，得到一个偏移量。

cyclic_find(0x61616178)
# 92

六、Bytes vs. Strings

当Pwntools最初（重新）编写时，大约在十年前，Python2是最受欢迎的。

commit e692277db8533eaf62dd3d2072144ccf0f673b2e
Author: Morten Brøns-Pedersen <mortenbp@gmail.com>
Date:   Thu Jun 7 17:34:48 2012 +0200

    ALL THE THINGS

多年来在Python中编写的许多EXP都假定str对象与bytes对象有1:1的映射，因为这是Python2上的工作原理。 在这一节中，我们讨论在Python3上编写EXP所需的一些变化，并阐述与Python2的对应关系。

6.1 Python2

在Python2中，str类和bytes类是一样的，而且有一个1:1的映射。从来不需要对任何东西调用encode或decode – 文本就是字节，字节就是文本。

这对编写EXP来说是非常方便的，因为你只需写"\x90\x90\x90\x90 "就可以得到一个NOP滑块。Python2上所有的Pwntools管道和数据操作都支持字符串或字节。

从来没有人使用unicode对象来编写漏洞，所以unicode到字节的转换极其罕见。

6.2 Python3

在 Python3 中，unicode类实际上就是str类。这有一些直接和明显的影响。

乍一看，Python3似乎让事情变得更难了，因为bytes声明的是单个的八位数（正如名字bytes所暗示的），而str用于任何基于文本的数据表示。

Pwntools花了很大力气来遵循 “最小惊喜原则”——也就是说，事情会按照你预期的方式进行。

>>> r.send('❤️')
[DEBUG] Sent 0x6 bytes:
    00000000  e2 9d a4 ef  b8 8f                                  │····│··│
    00000006
>>> r.send('\x00\xff\x7f\x41\x41\x41\x41')
[DEBUG] Sent 0x7 bytes:
    00000000  00 ff 7f 41  41 41 41                               │···A│AAA│
    00000007

然而，有时事情会出现一些故障。注意这里99f7e2如何被转换为c299c3b7c3a2。

>>> shellcode = "\x99\xf7\xe2"
>>> print(hexdump(flat("padding\x00", shellcode)))
00000000  70 61 64 64  69 6e 67 00  c2 99 c3 b7  c3 a2        │padd│ing·│····│··│
0000000e

这是因为文本字符串"\x99\xf7\xe2 "被自动转换为UTF-8代码。这不可能是用户想要的。

作为解决方案，我们只需要以b为前缀：

>>> shellcode = b"\x99\xf7\xe2"
>>> print(hexdump(flat(b"padding\x00", shellcode)))
00000000  70 61 64 64  69 6e 67 00  99 f7 e2                  │padd│ing·│···│
0000000b

好极了！

一般来说，Python3上的Pwntools的修复方法是确保你所有的字符串都有一个b前缀。这就解决了歧义，并使一切变得简单明了。

6.3 麻烦

关于Python3的bytes对象，有一个值得一提的 “麻烦”。当对它们进行迭代时，你会得到整数，而不是bytes对象。这是与Python2的巨大差异，也是一个主要的烦恼。

>>> x=b'123'
>>> for i in x:
...     print(i)
...
49
50
51

为了解决这个问题，我们建议使用切片，它产生长度为1bytes的对象。

>>> for i in range(len(x)):
...     print(x[i:i+1])
...
b'1'
b'2'
b'3'

七、环境

context对象是一个全局的、线程感知的对象，包含了pwntools使用的各种设置。

一般来说，在一个EXP的首部，你会发现类似的东西：

from pwn import *
context.arch = 'amd64'

这通知pwntools生成的shellcode将用于amd64，并且默认字大小为64位。

7.1 环境设置

arch

目标架构。有效值是"arch64"、"arm"、"i386"、"amd64"，等等。默认是 "i386"。

第一次设置时，它会自动将默认的context.bits和context.endian设置为最可能的值。

bits

在目标二进制中，有多少位组成一个字，如32或64。

binary

从ELF文件中获取配置。例如：context.binary='/bin/sh'

log_file

将所有的日志输出送入的文件。

log_level

日志的详细程度。有效值是整数（越小越详细），以及"debug"、"info "和"error "等字符串值。

sign

设置整数打包/解包的是否有符号。默认为 "unsigned"。

terminal

用来打开新窗口的首选终端程序。默认情况下，使用x-terminal-emulator或tmux。

timeout

管道操作的默认超时范围。

update

一次设置多个值，例如context.update(arch='mips', bits=64, endian='big')

八、ELFs

Pwntools通过ELF类使与ELF文件的交互变得相对简单。你可以在RTD上找到完整的文档。

8.1 加载ELF文件

ELF文件是按路径加载的。在被加载后，一些与安全有关的文件属性被打印出来。

from pwn import *

e = ELF('/bin/bash')
# [*] '/bin/bash'
#     Arch:     amd64-64-little
#     RELRO:    Partial RELRO
#     Stack:    Canary found
#     NX:       NX enabled
#     PIE:      No PIE
#     FORTIFY:  Enabled

8.2 使用符号表

ELF文件有几组不同的符号表可用，每组都包含在{name: data}的字典中。

• ELF.symbols 列出所有已知的符号，包括下面的符号。优先考虑PLT条目，而不是GOT条目。
• ELF.got 只包含GOT表
• ELF.plt 只包含PLT表
• ELF.functions 只包含函数符号表（需要DWARF符号表）

这对于保持漏洞的稳健性非常有用，因为它消除了对硬编码地址的需要。

from pwn import *

e = ELF('/bin/bash')

print "%#x -> license" % e.symbols['bash_license']
print "%#x -> execve" % e.symbols['execve']
print "%#x -> got.execve" % e.got['execve']
print "%#x -> plt.execve" % e.plt['execve']
print "%#x -> list_all_jobs" % e.functions['list_all_jobs'].address

这将打印出类似下面的内容：

0x4ba738 -> license
0x41db60 -> execve
0x6f0318 -> got.execve
0x41db60 -> plt.execve
0x446420 -> list_all_jobs

8.3 改变基本地址

使用pwntools改变ELF文件的基址（比如为ASLR做调整）是非常直接和简单的。让我们改变bash的基址，看看所有的符号都有什么变化。

from pwn import *

e = ELF('/bin/bash')

print "%#x -> base address" % e.address
print "%#x -> entry point" % e.entry
print "%#x -> execve" % e.symbols['execve']

print "---"
e.address = 0x12340000

print "%#x -> base address" % e.address
print "%#x -> entry point" % e.entry
print "%#x -> execve" % e.symbols['execve']

这应该打印出类似的内容：

0x400000 -> base address
0x42020b -> entry point
0x41db60 -> execve
---
0x12340000 -> base address
0x1236020b -> entry point
0x1235db60 -> execve

8.4 读取ELF文件

我们可以通过pwntools直接与ELF互动，就像它被加载到内存中一样，使用read、write和与packing模块中的函数命名相同。此外，你可以通过disasm方法看到反汇编。

from pwn import *

e = ELF('/bin/bash')

print repr(e.read(e.address, 4))

p_license = e.symbols['bash_license']
license   = e.unpack(p_license)
print "%#x -> %#x" % (p_license, license)

print e.read(license, 14)
print e.disasm(e.symbols['main'], 12)

打印出来的东西应该如下：

'\x7fELF'
0x4ba738 -> 0x4ba640
License GPLv3+
  41eab0:       41 57                   push   r15
  41eab2:       41 56                   push   r14
  41eab4:       41 55                   push   r13

8.5 对ELF文件进行修补

对ELF文件的修补也同样简单。

from pwn import *

e = ELF('/bin/bash')

# Cause a debug break on the 'exit' command
e.asm(e.symbols['exit_builtin'], 'int3')

# Disable chdir and just print it out instead
e.pack(e.got['chdir'], e.plt['puts'])

# Change the license
p_license = e.symbols['bash_license']
license = e.unpack(p_license)
e.write(license, 'Hello, world!\n\x00')

e.save('./bash-modified')

然后我们可以运行我们修改过的bash版本。

$ chmod +x ./bash-modified
$ ./bash-modified -c 'exit'
Trace/breakpoint trap (core dumped)
$ ./bash-modified --version | grep "Hello"
Hello, world!
$ ./bash-modified -c 'cd "No chdir for you!"'
/home/user/No chdir for you!
No chdir for you!
./bash-modified: line 0: cd: No chdir for you!: No such file or directory

8.6 搜索ELF文件

在编写EXP的时候，你经常需要找到一些字节序列。最常见的例子是搜索例如"/bin/sh\x00 "的execve调用。search方法返回一个迭代器，允许你选择第一个结果，或者如果你需要一些特殊的东西（比如地址中没有坏字符），可以继续搜索。你可以选择传递一个writable参数给search，表示它应该只返回可写段的地址。

from pwn import *

e = ELF('/bin/bash')

for address in e.search('/bin/sh\x00'):
    print hex(address)

上面的例子打印的内容应该如下：

0x420b82
0x420c5e

8.7 构建ELF文件

通过pwntools我们可以很方便地从头开始创建一个ELF文件。所有这些功能都是上下文感知的。相关的函数是from_bytes和from_assembly。每一个都返回一个ELF对象，它可以很容易地被保存到文件中。

from pwn import *

ELF.from_bytes('\xcc').save('int3-1')
ELF.from_assembly('int3').save('int3-2')
ELF.from_assembly('nop', arch='powerpc').save('powerpc-nop')

8.8 运行和调试ELF文件

如果你有一个ELF对象，你可以直接运行或调试它。以下两个代码是等同的：

>>> io = elf.process()
# vs
>>> io = process(elf.path)

同样地，你可以启动一个调试器，并将其连接到ELF上。这在测试shellcode时是非常有用的，不需要用C语言包装器来加载和调试它。

>>> io = elf.debug()
# vs
>>> io = gdb.debug(elf.path)

九、汇编

Pwntools使得用户在几乎所有的架构中进行汇编变得非常容易，并带有各种可以开箱即用已经生成好且依然可定制的shellcode。

在walkthrough目录中，有几个较长的shellcode教程。本页为您提供了基础知识。

9.1 基础汇编

最基本的例子，是将汇编代码转换成shellcode。

from pwn import *

print repr(asm('xor edi, edi'))
# '1\xff'

print enhex(asm('xor edi, edi'))
# 31ff

9.2 现成的汇编（shellcraft）

shellcraft模块会提供给你一些现成的汇编代码。它通常是可定制的。找出存在哪些shellcraft模板的最简单方法是查看RTD上的文档。

from pwn import *
help(shellcraft.sh)
print '---'
print shellcraft.sh()
print '---'
print enhex(asm(shellcraft.sh()))

Help on function sh in module pwnlib.shellcraft.internal:

sh()
    Execute /bin/sh
---
    /* push '/bin///sh\x00' */
    push 0x68
    push 0x732f2f2f
    push 0x6e69622f

    /* call execve('esp', 0, 0) */
    push (SYS_execve) /* 0xb */
    pop eax
    mov ebx, esp
    xor ecx, ecx
    cdq /* edx=0 */
    int 0x80
---
6a68682f2f2f73682f62696e6a0b5889e331c999cd80

9.3 命令行工具

有三个命令行工具用于与汇编进行交互。

• asm
• disasm
• shellcraft

asm

asm工具的功能正如其名，它将汇编码转换为机器码，它为汇编指令输出的格式化提供了几个选项，当输出是一个终端时，它默认为十六进制编码。

$ asm nop
90

当输出是其他东西时，它显示的是原始数据。

$ asm nop | xxd
0000000: 90                                       .

如果在命令行上没有提供指令，它将在stdin上获取数据。

$ echo 'push ebx; pop edi' | asm
535f

最后，它支持一些不同的选项，通过--format选项来指定输出格式。支持的参数有raw、hex、string和elf。

$ asm --format=elf 'int3' > ./int3
$ ./halt
Trace/breakpoint trap (core dumped)

disasm

Disasm是asm的反义词，也就是将16进制的机器码反汇编成汇编指令。

$ disasm cd80
   0:    cd 80                    int    0x80
$ asm nop | disasm
   0:    90                       nop

shellcraft

shellcraft命令是内部shellcraft模块的命令行接口。在命令行中，必须按arch.os.template的顺序指定完整的环境信息。

$ shellcraft i386.linux.sh
6a68682f2f2f73682f62696e6a0b5889e331c999cd80

9.4 异构架构

为其它非X86架构进行汇编交互，你需要自行安装适当版本的binutils。你应该看看installing.md以了解更多这方面的信息。我们唯一需要改变的是在全局环境变量中设置架构。你可以在 context.md 中看到更多关于context的信息。

from pwn import *

context.arch = 'arm'

print repr(asm('mov r0, r1'))
# '\x01\x00\xa0\xe1'

print enhex(asm('mov r0, r1'))
# 0100a0e1

9.4.1 现成汇编

shellcraft模块会自动切换到相应的架构。

from pwn import *

context.arch = 'arm'

print shellcraft.sh()
print enhex(asm(shellcraft.sh()))

    adr r0, bin_sh
    mov r2, #0
    mov r1, r2
    svc SYS_execve
bin_sh: .asciz "/bin/sh"

08008fe20020a0e30210a0e10b0000ef2f62696e2f736800

9.4.2 命令行工具

你也可以通过使用--context命令行选项，使用命令行来汇编生成其它架构的shellcode。

$ asm --context=arm 'mov r0, r1'
0100a0e1
$ shellcraft arm.linux.sh
08008fe20020a0e30210a0e10b0000ef2f62696e2f736800

十、调试

Pwntools对在你的漏洞工作流程中使用调试器有丰富的支持，在开发EXP的问题出现时，调试器非常有用。

除了这里的调试资源外，你可能想通过以下项目来增强你的GDB经验：

• Pwndbg
• GDB Enhanced Features (GEF)

10.1 先前条件

你的机器上应该同时安装了gdb和gdbserver。你可以用which gdb或which gdbserver来轻松检查。

如果你发现你没有安装它们，它们可以很容易地从大多数软件包管理器中安装。

$ sudo apt-get install gdb gdbserver

10.2 在GDB下启动一个进程

在GDB下启动一个进程，同时还能从pwntools与该进程进行交互，这在之前是一个棘手的过程，但幸运的是，这一切都已经被解决了，而且这个过程是相当无感和便捷的。

要在GDB下从第一条指令开始启动一个进程，只需使用gdb.debug。

>>> io = gdb.debug("/bin/bash", gdbscript='continue')
>>> io.sendline('echo hello')
>>> io.recvline()
# b'hello\n'
>>> io.interactive()

这应该会自动在一个新的窗口中启动调试器，以便你进行交互。如果不是这样，或者你看到关于context.terminal的错误，请查看指定终端窗口的章节。

在这个例子中，我们传入了gdbscript='continue'，以使调试器恢复执行，但是你可以传入任何有效的GDB脚本命令，它们将在调试进程启动时被执行。

10.3 附加到一个正在运行的进程

有时你不想在调试器下启动你的目标，但想在开发过程的某个阶段附加到它。这也已经被Pwntools便捷无缝的实现了。

10.3.1 本地进程

一般来说，你会创建一个process()管道，以便与目标可执行文件交互。你可以简单地把它传递给gdb.attach()，它将神奇地打开一个新的终端窗口，在调试器中运行目标二进制文件。

>>> io = process('/bin/sh')
>>> gdb.attach(io, gdbscript='continue')

一个新的窗口应该出现，你可以继续与进程进行互动，就像你通常在Pwntools中做的一样。

10.3.2 远程服务器

有时你想调试的二进制文件运行在一个远程服务器上，你想调试你所连接的进程（而不是服务器本身）。只要服务器在当前机器上运行，这也可以无缝地完成。

让我们用socat伪造一个服务器!

>>> socat = process(['socat', 'TCP-LISTEN:4141,reuseaddr,fork', 'EXEC:/bin/bash -i'])

然后我们像往常一样用远程管道连接到远程进程。

>>> io = remote('localhost', 4141)
[x] Opening connection to localhost on port 4141
[x] Opening connection to localhost on port 4141: Trying 127.0.0.1
[+] Opening connection to localhost on port 4141: Done
>>> io.sendline('echo hello')
>>> io.recvline()
b'hello\n'
>>> io.lport, io.rport

它是有效的！为了调试特定的bash进程，只要把它我们的远程对象传给gdb.attach()。Pwntools将查找连接的远程端的PID，并尝试自动连接到它。

>>> gdb.attach(io)

调试器应该自动出现，你可以与进程进行交互。

10.3 调试异构架构

从基于英特尔的系统中在pwntools下调试异构架构（如ARM或PowerPC）是十分容易的。

>>> context.arch = 'arm'
>>> elf = ELF.from_assembly(shellcraft.echo("Hello, world!\n") + shellcraft.exit())
>>> process(elf.path).recvall()
b'Hello, world!\n'

用gdb.debug(...)来代替调用process(...)

>>> gdb.debug(elf.path).recvall()
b'Hello, world!\n'

10.3.1 提示和限制

运行异构架构的进程必须用gdb.debug启动，以便对其进行调试，由于QEMU的工作方式，不可能附加到一个正在运行的进程上。

需要注意的是，QEMU有一个非常有限的用来通知GDB各种库的位置存根，所以调试可能会更加困难，一些命令也无法工作。

Pwntools推荐使用Pwndbg来处理这种情况，因为它拥有专门处理QEMU存根下调试程序的能力。

10.4 故障排除（Pwntools自身）

10.4.1 幕后花絮（工作详情）

有时程序就是不正常工作，你需要看看Pwntools内部在调试器的设置下发生了什么。

你可以在全局范围内设置日志上下文（例如通过context.log_level='debug'），也可以通过传递相同的参数，只为GDB会话设置。

你应该看到在幕后为你处理的一切操作。比如说：

>>> io = gdb.debug('/bin/sh', log_level='debug')
[x] Starting local process '/home/user/bin/gdbserver' argv=[b'/home/user/bin/gdbserver', b'--multi', b'--no-disable-randomization', b'localhost:0', b'/bin/sh']
[+] Starting local process '/home/user/bin/gdbserver' argv=[b'/home/user/bin/gdbserver', b'--multi', b'--no-disable-randomization', b'localhost:0', b'/bin/sh'] : pid 34282
[DEBUG] Received 0x25 bytes:
    b'Process /bin/sh created; pid = 34286\n'
[DEBUG] Received 0x18 bytes:
    b'Listening on port 45145\n'
[DEBUG] Wrote gdb script to '/tmp/user/pwnxcd1zbyx.gdb'
    target remote 127.0.0.1:45145
[*] running in new terminal: /usr/bin/gdb -q  "/bin/sh" -x /tmp/user/pwnxcd1zbyx.gdb
[DEBUG] Launching a new terminal: ['/usr/local/bin/tmux', 'splitw', '/usr/bin/gdb -q  "/bin/sh" -x /tmp/user/pwnxcd1zbyx.gdb']
[DEBUG] Received 0x25 bytes:
    b'Remote debugging from host 127.0.0.1\n'

10.4.2 指定一个终端窗口

Pwntools[attempts to launch a new window][run_in_new_terminal]，根据你当前使用的任何窗口系统来展示你的调试器。

默认情况下，它是自动检测的：

• tmux or screen
• X11-based terminals like GNOME Terminal

如果你没有使用支持的终端环境，或者它没有以你想要的方式工作（例如，水平与垂直分割），你可以通过设置context.terminal环境变量来增加支持。

例如，下面将使用TMUX进行水平分割，而不是默认设置。

>>> context.terminal = ['tmux', 'splitw', '-h']

也许你是一个GNOME终端的用户，而默认的设置并不工作？

>>> context.terminal = ['gnome-terminal', '-x', 'sh', '-c']

你可以指定任何你喜欢的终端，甚至可以把设置放在~/.pwn.conf里面，这样它就会被用于你的所有脚本了

[context]
terminal=['x-terminal-emulator', '-e']

10.4.3 环境变量

Pwntools允许你通过process()指定任何你喜欢的环境变量，对于gdb.debug()也是如此。

>>> io = gdb.debug(['bash', '-c', 'echo $HELLO'], env={
    
    'HELLO': 'WORLD'})
>>> io.recvline()
b'WORLD\n'

CWD

不幸的是，当使用gdb.debug()时，该进程是在gdbserver下启动的，它增加了自己的环境变量。当环境必须被非常仔细地控制时，这可能会带来复杂的情况。

>>> io = gdb.debug(['env'], env={
    
    'FOO':'BAR'}, gdbscript='continue')
>>> print(io.recvallS())
   =/home/user/bin/gdbserver
FOO=BAR

Child exited with status 0
GDBserver exiting

这只在你用gdb.debug()在调试器下启动进程时发生。如果你能够启动你的进程，然后用gdb.attach()附加，你就可以避免这个问题。

环境变量排序

一些漏洞可能需要某些环境变量以特定的顺序出现。但是Python2的字典是没有顺序的，这可能会加剧这个问题。

为了让你的环境变量有一个特定的顺序，我们建议使用Python3（它基于插入顺序对字典进行排序），或者使用collection.OrderedDict。

10.4.4 无法附加到进程中

现代的Linux系统有一个叫做trace_scope的设置，它可以阻止非子进程的进程被调试。Pwntools对于它自己启动的任何进程都能解决这个问题，但是如果你必须在Pwntools之外启动一个进程，并试图通过pid附加到它（例如gdb.attach(1234)），你可能被阻止附加。

你可以通过禁用安全设置和重启机器来解决这个问题：

sudo tee /etc/sysctl.d/10-ptrace.conf <<EOF
kernel.yama.ptrace_scope = 0
EOF

10.4.5 argv0 and argc==0

有些题目要求在启动时将argv[0]设置为一个特定的值，甚至要求它是NULL（即argc==0）。

通过gdb.debug()不可能用这种配置启动一个processs，但你可以使用gdb.attach()。这是因为在gdbserver下启动二进制文件的限制。

十一、ROP

11.1 背景

面向返回的编程（ROP）是一种绕过NX（no-execute，也称为预防数据执行（DEP））的技术。

Pwntools有几个特点，使ROP的利用更简单，但只适用于i386和amd64架构。

11.2 加载一个ELF

要创建一个ROP对象，只需向它传递一个ELF文件。

elf = ELF('/bin/sh')
rop = ROP(elf)

这将自动加载二进制文件，并从其中提取大多数简单的gadgets。例如，如果你想加载rbx寄存器。

rop.rbx
# Gadget(0x5fd5, ['pop rbx', 'ret'], ['rbx'], 0x8)

11.2.1 修复地址

在这里，我们可以看到gadgets的地址，它的反汇编内容，它加载了什么寄存器，以及gadgets执行时堆栈被调整了多少。

由于在我们的例子中，/bin/sh是地址无关的（即使用ASLR），我们可以先调整ELF对象上的加载地址。

elf.address = 0xff000000
rop = ROP(elf)
rop.rbx
# Gadget(0xff005fd5, ['pop rbx', 'ret'], ['rbx'], 0x8)

11.3 检查gadgets

你可以通过魔法访问器询问ROP对象如何加载你想要的任何寄存器。我们在上面使用了rbx，但是我们也可以寻找其他的寄存器。

rop.rbx
# Gadget(0xff005fd5, ['pop rbx', 'ret'], ['rbx'], 0x8)

如果寄存器不能被加载，返回值为None。在我们的例子中，假如没有pop rcx; ret的gadgets：

rop.rcx
# None

11.3.1 查看所有gadgets

Pwntools有意排除了大多数非实质性的gadgets，但你可以通过查看ROP.gadgets属性看到它已经加载的列表，该属性将一个gadgets的地址映射到gadgets本身。

rop.gadgets
# {4278225723: Gadget(0xff008b3b, ['add esp, 0x10', 'pop rbx', 'pop rbp', 'pop r12', 'ret'], ['rbx', 'rbp', 'r12'], 0x20),
#  4278278088: Gadget(0xff0157c8, ['add esp, 0x130', 'pop rbp', 'ret'], ['rbp'], 0x138),
#  4278284789: Gadget(0xff0171f5, ['add esp, 0x138', 'pop rbx', 'pop rbp', 'ret'], ['rbx', 'rbp'], 0x144),
#  4278272966: Gadget(0xff0143c6, ['add esp, 0x18', 'ret'], [], 0x1c),
#  4278239612: Gadget(0xff00c17c, ['add esp, 0x20', 'pop rbx', 'pop rbp', 'pop r12', 'ret'], ['rbx', 'rbp', 'r12'], 0x30),
#  4278259611: Gadget(0xff010f9b, ['add esp, 0x28', 'pop rbp', 'pop r12', 'ret'], ['rbp', 'r12'], 0x34),
# ...
#  4278216828: Gadget(0xff00687c, ['pop rsp', 'pop r13', 'ret'], ['rsp', 'r13'], 0xc),
#  4278214225: Gadget(0xff005e51, ['pop rsp', 'ret'], ['rsp'], 0x8),
#  4278210586: Gadget(0xff00501a, ['ret'], [], 0x4)}

11.3.2 真正查看所有的gadgets

Pwntools的ROP过滤掉了非实质性的小工具，所以如果它没有你想要的东西，我们建议使用ROPGadget来检查二进制文件。

11.4 添加原始数据

为了将原始数据添加到ROP栈中，只需调用ROP.raw()。

rop.raw(0xdeadbeef)
rop.raw(0xcafebabe)
rop.raw('asdf')

11.5 导出ROP栈

现在我们有了一些gadgets，让我们看看ROP栈上有什么：

print(rop.dump())
# 0x0000:       0xdeadbeef
# 0x0004:       0xcafebabe
# 0x0008:          b'asdf' 'asdf'

11.6 提取原始字节

现在我们有了一个ROP栈，我们想从它那里得到原始字节。我们可以使用byte()方法来实现这个功能。

print(hexdump(bytes(rop)))
# 00000000  ef be ad de  be ba fe ca  61 73 64 66               │····│····│asdf│
# 0000000c

11.7 神奇地调用函数

Pwntools的ROP工具的真正威力在于能够调用任意的函数，无论是通过神奇的访问器还是通过ROP.call()例程。

elf = ELF('/bin/sh')
rop = ROP(elf)
rop.call(0xdeadbeef, [0, 1])
print(rop.dump())
# 0x0000:       0xdeadbeef 0xdeadbeef(0, 1, 2, 3)
# 0x0004:          b'baaa' <return address>
# 0x0008:              0x0 arg0
# 0x000c:              0x1 arg1

注意这里它使用的是32位ABI，这是不正确的。我们也可以对64位二进制文件进行ROP，但我们需要相应地设置context.arch。我们可以使用context.binary来自动完成这个工作。

context.binary = elf = ELF('/bin/sh')
rop = ROP(elf)
rop.call(0xdeadbeef, [0, 1])
print(rop.dump())
# 0x0000:           0x61aa pop rdi; ret
# 0x0008:              0x0 [arg0] rdi = 0
# 0x0010:           0x5f73 pop rsi; ret
# 0x0018:              0x1 [arg1] rsi = 1
# 0x0020:       0xdeadbeef

11.8 使用函数名来调用函数

如果你的库在其GOT/PLT中有你想调用的函数，或者有二进制的符号，你可以直接调用函数名。

context.binary = elf = ELF('/bin/sh')
rop = ROP(elf)
rop.execve(0xdeadbeef)
print(rop.dump())
# 0x0000:           0x61aa pop rdi; ret
# 0x0008:       0xdeadbeef [arg0] rdi = 3735928559
# 0x0010:           0x5824 execve

11.9 多重ELF

一般来说，在你的进程的地址空间中，一次有一个以上的ELF可用。让我们看一个使用/bin/sh以及其libc的例子。最初，我们看了rop.rcx，这个gadgets是不存在的，因为bash中没有pop rcx; ret这个gadgets。然后，现在我们也有来自libc的所有gadgets了。

context.binary = elf = ELF('/bin/sh')
libc = elf.libc

elf.address = 0xAA000000
libc.address = 0xBB000000

rop.rax
# Gadget(0xaa00eb87, ['pop rax', 'ret'], ['rax'], 0x10)
rop.rbx
# Gadget(0xaa005fd5, ['pop rbx', 'ret'], ['rbx'], 0x10)
rop.rcx
# Gadget(0xbb09f822, ['pop rcx', 'ret'], ['rcx'], 0x10)
rop.rdx
# Gadget(0xbb117960, ['pop rdx', 'add rsp, 0x38', 'ret'], ['rdx'], 0x48)

注意rax和rbx的gadgets是在主二进制文件中（0xAA…），而后两个是在libc（0xBB…）。

现在，让我们做一个更复杂的函数调用吧!

rop.memcpy(0xaaaaaaaa, 0xbbbbbbbb, 0xcccccccc)
print(rop.dump())
# 0x0000:       0xbb11c1e1 pop rdx; pop r12; ret
# 0x0008:       0xcccccccc [arg2] rdx = 3435973836
# 0x0010:      b'eaaafaaa' <pad r12>
# 0x0018:       0xaa0061aa pop rdi; ret
# 0x0020:       0xaaaaaaaa [arg0] rdi = 2863311530
# 0x0028:       0xaa005f73 pop rsi; ret
# 0x0030:       0xbbbbbbbb [arg1] rsi = 3149642683
# 0x0038:       0xaa0058a4 memcpy

请注意，Pwntools能够使用pop rdx; pop r12; retgadgets，并说明堆栈上需要的额外值。还要注意的是，每个项目的符号值都在rop.dump()中获取。例如，它显示我们正在设置rdx=3435973836。

11.10 获取一个shell

当我们了解了pwntools的ROP功能时，获得一个shell是很容易的！我们直接调用execve，并从内存中的某个地方找到一个"/bin/sh/x00 "的实例作为第一个参数传递进去。

context.binary = elf = ELF('/bin/sh')
libc = elf.libc

elf.address = 0xAA000000
libc.address = 0xBB000000

rop = ROP([elf, libc])

binsh = next(libc.search(b"/bin/sh\x00"))
rop.execve(binsh, 0, 0)

显示我们的ROP栈

print(rop.dump())
# 0x0000:       0xbb11c1e1 pop rdx; pop r12; ret
# 0x0008:              0x0 [arg2] rdx = 0
# 0x0010:      b'eaaafaaa' <pad r12>
# 0x0018:       0xaa0061aa pop rdi; ret
# 0x0020:       0xbb1b75aa [arg0] rdi = 3139138986
# 0x0028:       0xaa005f73 pop rsi; ret
# 0x0030:              0x0 [arg1] rsi = 0
# 0x0038:       0xaa005824 execve

提取ROP的原始字节

print(hexdump(bytes(rop)))
# 00000000  e1 c1 11 bb  00 00 00 00  00 00 00 00  00 00 00 00  │····│····│····│····│
# 00000010  65 61 61 61  66 61 61 61  aa 61 00 aa  00 00 00 00  │eaaa│faaa│·a··│····│
# 00000020  aa 75 1b bb  00 00 00 00  73 5f 00 aa  00 00 00 00  │·u··│····│s_··│····│
# 00000030  00 00 00 00  00 00 00 00  24 58 00 aa  00 00 00 00  │····│····│$X··│····│
# 00000040

十二、日志

Pwntools有一个丰富的内部调试系统，可用于你自己的调试，以及弄清Pwntools幕后发生的事情。

12.1 功能

当你从pwn导入*时，日志功能就导入了。这些功能如下：

• error
• warn
• info
• debug

例如：

>>> warn('Warning!')
[!] Warning!
>>> info('Info!')
[*] Info!
>>> debug('Debug!')

注意，最后一行默认不显示，因为默认的日志级别是 “info”。

你可以在你的开发脚本中使用这些，而不是打印，这可以让你准确地调控你看到的调试信息量

你可以通过各种方式控制哪些日志信息是可见的，所有这些都将在下面解释。

12.2 命令行

最简单的方法是在运行你的脚本时加入神奇的参数DEBUG，例如：打开最大限度的日志记录功能：

$ python exploit.py DEBUG

这对于查看正在发送/接收的确切字节，以及在pwntools内部发生的事情，以使你的EXP发挥作用是很有用的。

12.3 环境

你也可以通过context.log_level来设置日志的粗略程度，就像你设置目标架构等的方式一样。这与在命令行中控制所有的日志语句的方式相同。

>>> context.log_level = 'debug'

log_console

默认情况下，所有的日志都转到STDOUT。如果你想把它改成一个不同的文件，例如STDERR，你可以通过log_console设置来实现。

>>> context.log_console = sys.stderr

log_file

有时你想让你的日志转到一个特定的文件，例如log.txt，以便以后查看。你可以通过设置context.log_file来添加一个日志文件。

>>> context.log_file = './log.txt'

12.4 管道

每个管子在创建时都可以单独控制其日志的粗略程度。只需将level='...'传递给对象的构造。

>>> io = process('sh', level='debug')
[x] Starting local process '/usr/bin/sh' argv=[b'sh']
[+] Starting local process '/usr/bin/sh' argv=[b'sh'] : pid 34475
>>> io.sendline('echo hello')
[DEBUG] Sent 0xb bytes:
    b'echo hello\n'
>>> io.recvline()
[DEBUG] Received 0x6 bytes:
    b'hello\n'
b'hello\n'

这适用于所有的管子（process、remote等），也适用于类似管子的东西（如gdb.attach和gdb.debug）以及其他许多例程。

例如，如果你想确切地看到一些shellcode是如何组装的。

>>> asm('nop', log_level='debug')
[DEBUG] cpp -C -nostdinc -undef -P -I/home/user/pwntools/pwnlib/data/includes /dev/stdin
[DEBUG] Assembling
    .section .shellcode,"awx"
    .global _start
    .global __start
    _start:
    __start:
    .intel_syntax noprefix
    nop
[DEBUG] /usr/bin/x86_64-linux-gnu-as -32 -o /tmp/user/pwn-asm-0yy12n6i/step2 /tmp/user/pwn-asm-0yy12n6i/step1
[DEBUG] /usr/bin/x86_64-linux-gnu-objcopy -j .shellcode -Obinary /tmp/user/pwn-asm-0yy12n6i/step3 /tmp/user/pwn-asm-0yy12n6i/step4
b'\x90'

12.5 范围

有时你希望所有的日志都被启用，但只针对部分漏洞脚本。你可以手动切换context.log_level，或者你可以使用一个范围内的助手。

io = process(...)
with context.local(log_level='debug'):
	# Things inside the 'with' block are logged verbosely
	io.recvall()