# WWW2Exec - atexit(), TLS Storage & Other mangled Pointers

{{#include ../../banners/hacktricks-training.md}}

## **\_\_atexit Structures**

> [!CAUTION]
> Danas je veoma **čudno iskoristiti ovo!**

**`atexit()`** je funkcija kojoj se **prolaze druge funkcije kao parametri.** Ove **funkcije** će biti **izvršene** prilikom izvršavanja **`exit()`** ili **povratka** iz **main**.\
Ako možete **modifikovati** **adresu** bilo koje od ovih **funkcija** da pokazuje na shellcode, na primer, dobićete **kontrolu** nad **procesom**, ali je to trenutno komplikovanije.\
Trenutno su **adrese funkcija** koje treba izvršiti **sakrivene** iza nekoliko struktura i konačno adresa na koju pokazuje nije adresa funkcija, već je **kriptovana XOR** i pomeranjima sa **nasumičnim ključem**. Tako da je trenutno ovaj napadni vektor **ne baš koristan barem na x86** i **x64_86**.\
**Funkcija za enkripciju** je **`PTR_MANGLE`**. **Druge arhitekture** kao što su m68k, mips32, mips64, aarch64, arm, hppa... **ne implementiraju funkciju enkripcije** jer **vraća isto** što je primila kao ulaz. Tako da bi ove arhitekture bile napadljive ovim vektorom.

Možete pronaći detaljno objašnjenje o tome kako ovo funkcioniše na [https://m101.github.io/binholic/2017/05/20/notes-on-abusing-exit-handlers.html](https://m101.github.io/binholic/2017/05/20/notes-on-abusing-exit-handlers.html)

## link_map

Kao što je objašnjeno [**u ovom postu**](https://github.com/nobodyisnobody/docs/blob/main/code.execution.on.last.libc/README.md#2---targetting-ldso-link_map-structure), Ako program završi koristeći `return` ili `exit()` pokrenuće `__run_exit_handlers()` koji će pozvati registrovane destruktore.

> [!CAUTION]
> Ako program završi putem **`_exit()`** funkcije, pozvaće **`exit` syscall** i izlazni handleri neće biti izvršeni. Dakle, da biste potvrdili da je `__run_exit_handlers()` izvršen, možete postaviti breakpoint na njega.

Važan kod je ([source](https://elixir.bootlin.com/glibc/glibc-2.32/source/elf/dl-fini.c#L131)):
```c
ElfW(Dyn) *fini_array = map->l_info[DT_FINI_ARRAY];
if (fini_array != NULL)
{
ElfW(Addr) *array = (ElfW(Addr) *) (map->l_addr + fini_array->d_un.d_ptr);
size_t sz = (map->l_info[DT_FINI_ARRAYSZ]->d_un.d_val / sizeof (ElfW(Addr)));

while (sz-- > 0)
((fini_t) array[sz]) ();
}
[...]




// This is the d_un structure
ptype l->l_info[DT_FINI_ARRAY]->d_un
type = union {
Elf64_Xword d_val;	// address of function that will be called, we put our onegadget here
Elf64_Addr d_ptr;	// offset from l->l_addr of our structure
}
```
Napomena kako `map -> l_addr + fini_array -> d_un.d_ptr` se koristi za **izračunavanje** pozicije **niza funkcija koje treba pozvati**.

Postoji **nekoliko opcija**:

- Prepisati vrednost `map->l_addr` da pokazuje na **lažni `fini_array`** sa instrukcijama za izvršavanje proizvoljnog koda
- Prepisati `l_info[DT_FINI_ARRAY]` i `l_info[DT_FINI_ARRAYSZ]` unose (koji su više-manje uzastopni u memoriji), da ih **usmere na falsifikovanu `Elf64_Dyn`** strukturu koja će ponovo **`array` usmeriti na memorijsku** zonu koju kontroliše napadač.
- [**Ova analiza**](https://github.com/nobodyisnobody/write-ups/tree/main/DanteCTF.2023/pwn/Sentence.To.Hell) prepisuje `l_info[DT_FINI_ARRAY]` sa adresom kontrolisane memorije u `.bss` koja sadrži lažni `fini_array`. Ovaj lažni niz sadrži **prvo jedan** [**one gadget**](../rop-return-oriented-programing/ret2lib/one-gadget.md) **adresu** koja će biti izvršena, a zatim **razliku** između adrese ovog **lažnog niza** i **vrednosti `map->l_addr`** tako da `*array` pokazuje na lažni niz.
- Prema glavnom postu ove tehnike i [**ovoj analizi**](https://activities.tjhsst.edu/csc/writeups/angstromctf-2021-wallstreet) ld.so ostavlja pokazivač na steku koji pokazuje na binarni `link_map` u ld.so. Sa proizvoljnim pisanjem moguće je prepisati ga i usmeriti na lažni `fini_array` koji kontroliše napadač sa adresom do [**one gadget**](../rop-return-oriented-programing/ret2lib/one-gadget.md) na primer.

Iza prethodnog koda možete pronaći još jedan zanimljiv odeljak sa kodom:
```c
/* Next try the old-style destructor.  */
ElfW(Dyn) *fini = map->l_info[DT_FINI];
if (fini != NULL)
DL_CALL_DT_FINI (map, ((void *) map->l_addr + fini->d_un.d_ptr));
}
```
U ovom slučaju bi bilo moguće prepisati vrednost `map->l_info[DT_FINI]` koja pokazuje na lažnu `ElfW(Dyn)` strukturu. Pronađite [**više informacija ovde**](https://github.com/nobodyisnobody/docs/blob/main/code.execution.on.last.libc/README.md#2---targetting-ldso-link_map-structure).

## TLS-Storage dtor_list prepisivanje u **`__run_exit_handlers`**

Kao što je [**objašnjeno ovde**](https://github.com/nobodyisnobody/docs/blob/main/code.execution.on.last.libc/README.md#5---code-execution-via-tls-storage-dtor_list-overwrite), ako program završi putem `return` ili `exit()`, izvršiće **`__run_exit_handlers()`** koji će pozvati sve funkcije destruktora koje su registrovane.

Kod iz `_run_exit_handlers()`:
```c
/* Call all functions registered with `atexit' and `on_exit',
in the reverse of the order in which they were registered
perform stdio cleanup, and terminate program execution with STATUS.  */
void
attribute_hidden
__run_exit_handlers (int status, struct exit_function_list **listp,
bool run_list_atexit, bool run_dtors)
{
/* First, call the TLS destructors.  */
#ifndef SHARED
if (&__call_tls_dtors != NULL)
#endif
if (run_dtors)
__call_tls_dtors ();
```
Kod iz **`__call_tls_dtors()`**:
```c
typedef void (*dtor_func) (void *);
struct dtor_list //struct added
{
dtor_func func;
void *obj;
struct link_map *map;
struct dtor_list *next;
};

[...]
/* Call the destructors.  This is called either when a thread returns from the
initial function or when the process exits via the exit function.  */
void
__call_tls_dtors (void)
{
while (tls_dtor_list)		// parse the dtor_list chained structures
{
struct dtor_list *cur = tls_dtor_list;		// cur point to tls-storage dtor_list
dtor_func func = cur->func;
PTR_DEMANGLE (func);						// demangle the function ptr

tls_dtor_list = tls_dtor_list->next;		// next dtor_list structure
func (cur->obj);
[...]
}
}
```
Za svaku registrovanu funkciju u **`tls_dtor_list`**, demangliraće pokazivač iz **`cur->func`** i pozvati ga sa argumentom **`cur->obj`**.

Koristeći **`tls`** funkciju iz ovog [**fork-a GEF**](https://github.com/bata24/gef), moguće je videti da je zapravo **`dtor_list`** veoma **blizu** **stack canary** i **PTR_MANGLE cookie**. Dakle, sa prelivanjem na njemu bilo bi moguće **prepisati** **cookie** i **stack canary**.\
Prepisivanjem PTR_MANGLE cookie-a, bilo bi moguće **obići `PTR_DEMANLE` funkciju** postavljanjem na 0x00, što će značiti da je **`xor`** korišćen za dobijanje stvarne adrese samo adresa koja je konfigurisana. Zatim, pisanjem na **`dtor_list`** moguće je **povezati nekoliko funkcija** sa adresom funkcije i njenim **argumentom.**

Na kraju, primetite da se sačuvani pokazivač ne samo da će biti xored sa cookie-jem, već će biti i rotiran 17 bita:
```armasm
0x00007fc390444dd4 <+36>:	mov    rax,QWORD PTR [rbx]      --> mangled ptr
0x00007fc390444dd7 <+39>:	ror    rax,0x11		        --> rotate of 17 bits
0x00007fc390444ddb <+43>:	xor    rax,QWORD PTR fs:0x30	--> xor with PTR_MANGLE
```
Tako da treba da uzmete ovo u obzir pre nego što dodate novu adresu.

Pronađite primer u [**originalnom postu**](https://github.com/nobodyisnobody/docs/blob/main/code.execution.on.last.libc/README.md#5---code-execution-via-tls-storage-dtor_list-overwrite).

## Ostali izmenjeni pokazivači u **`__run_exit_handlers`**

Ova tehnika je [**objašnjena ovde**](https://github.com/nobodyisnobody/docs/blob/main/code.execution.on.last.libc/README.md#5---code-execution-via-tls-storage-dtor_list-overwrite) i ponovo zavisi od toga da program **izlazi pozivajući `return` ili `exit()`** tako da se **`__run_exit_handlers()`** poziva.

Hajde da proverimo više koda ove funkcije:
```c
while (true)
{
struct exit_function_list *cur;

restart:
cur = *listp;

if (cur == NULL)
{
/* Exit processing complete.  We will not allow any more
atexit/on_exit registrations.  */
__exit_funcs_done = true;
break;
}

while (cur->idx > 0)
{
struct exit_function *const f = &cur->fns[--cur->idx];
const uint64_t new_exitfn_called = __new_exitfn_called;

switch (f->flavor)
{
void (*atfct) (void);
void (*onfct) (int status, void *arg);
void (*cxafct) (void *arg, int status);
void *arg;

case ef_free:
case ef_us:
break;
case ef_on:
onfct = f->func.on.fn;
arg = f->func.on.arg;
PTR_DEMANGLE (onfct);

/* Unlock the list while we call a foreign function.  */
__libc_lock_unlock (__exit_funcs_lock);
onfct (status, arg);
__libc_lock_lock (__exit_funcs_lock);
break;
case ef_at:
atfct = f->func.at;
PTR_DEMANGLE (atfct);

/* Unlock the list while we call a foreign function.  */
__libc_lock_unlock (__exit_funcs_lock);
atfct ();
__libc_lock_lock (__exit_funcs_lock);
break;
case ef_cxa:
/* To avoid dlclose/exit race calling cxafct twice (BZ 22180),
we must mark this function as ef_free.  */
f->flavor = ef_free;
cxafct = f->func.cxa.fn;
arg = f->func.cxa.arg;
PTR_DEMANGLE (cxafct);

/* Unlock the list while we call a foreign function.  */
__libc_lock_unlock (__exit_funcs_lock);
cxafct (arg, status);
__libc_lock_lock (__exit_funcs_lock);
break;
}

if (__glibc_unlikely (new_exitfn_called != __new_exitfn_called))
/* The last exit function, or another thread, has registered
more exit functions.  Start the loop over.  */
goto restart;
}

*listp = cur->next;
if (*listp != NULL)
/* Don't free the last element in the chain, this is the statically
allocate element.  */
free (cur);
}

__libc_lock_unlock (__exit_funcs_lock);
```
Promenljiva `f` pokazuje na **`initial`** strukturu i u zavisnosti od vrednosti `f->flavor` biće pozvane različite funkcije.\
U zavisnosti od vrednosti, adresa funkcije koja će biti pozvana biće na različitom mestu, ali će uvek biti **demangled**.

Pored toga, u opcijama **`ef_on`** i **`ef_cxa`** takođe je moguće kontrolisati **argument**.

Moguće je proveriti **`initial` strukturu** u sesiji debagovanja sa pokrenutim GEF **`gef> p initial`**.

Da bi se ovo iskoristilo, potrebno je ili **leakovati ili obrisati `PTR_MANGLE`cookie** i zatim prepisati `cxa` unos u initial sa `system('/bin/sh')`.\
Možete pronaći primer ovoga u [**originalnom blog postu o tehnici**](https://github.com/nobodyisnobody/docs/blob/main/code.execution.on.last.libc/README.md#6---code-execution-via-other-mangled-pointers-in-initial-structure).

{{#include ../../banners/hacktricks-training.md}}