# WWW2Exec - atexit(), TLS Storage & Інші спотворені вказівники

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

## **\_\_atexit Structures**

> [!CAUTION]
> Сьогодні дуже **незвично експлуатувати це!**

**`atexit()`** - це функція, до якої **передаються інші функції як параметри.** Ці **функції** будуть **виконані** під час виконання **`exit()`** або **повернення** з **main**.\
Якщо ви можете **модифікувати** **адресу** будь-якої з цих **функцій**, щоб вказувати на shellcode, наприклад, ви **отримаєте контроль** над **процесом**, але це наразі складніше.\
В даний час **адреси функцій**, які потрібно виконати, **сховані** за кількома структурами, і врешті-решт адреса, на яку вони вказують, не є адресами функцій, а **зашифрована за допомогою XOR** та зміщень з **випадковим ключем**. Тому наразі цей вектор атаки **не дуже корисний, принаймні на x86** та **x64_86**.\
**Функція шифрування** - це **`PTR_MANGLE`**. **Інші архітектури**, такі як m68k, mips32, mips64, aarch64, arm, hppa... **не реалізують функцію шифрування**, оскільки вона **повертає те ж саме**, що отримала на вхід. Тому ці архітектури можуть бути атаковані за цим вектором.

Ви можете знайти детальне пояснення того, як це працює, на [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

Як пояснено [**в цьому пості**](https://github.com/nobodyisnobody/docs/blob/main/code.execution.on.last.libc/README.md#2---targetting-ldso-link_map-structure), якщо програма завершується за допомогою `return` або `exit()`, вона виконає `__run_exit_handlers()`, яка викличе зареєстровані деструктори.

> [!CAUTION]
> Якщо програма завершується через **`_exit()`**, вона викличе **`exit` syscall** і обробники виходу не будуть виконані. Тому, щоб підтвердити, що `__run_exit_handlers()` виконується, ви можете встановити точку зупинки на ньому.

Важливий код - ([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
}
```
Зверніть увагу, як `map -> l_addr + fini_array -> d_un.d_ptr` використовується для **обчислення** позиції **масиву функцій для виклику**.

Є **кілька варіантів**:

- Перезаписати значення `map->l_addr`, щоб воно вказувало на **підроблений `fini_array`** з інструкціями для виконання довільного коду.
- Перезаписати записи `l_info[DT_FINI_ARRAY]` та `l_info[DT_FINI_ARRAYSZ]` (які більш-менш послідовні в пам'яті), щоб вони **вказували на підроблену структуру `Elf64_Dyn`**, яка знову зробить так, що **`array` вказуватиме на зону пам'яті**, контрольовану атакуючим.
- [**Цей звіт**](https://github.com/nobodyisnobody/write-ups/tree/main/DanteCTF.2023/pwn/Sentence.To.Hell) перезаписує `l_info[DT_FINI_ARRAY]` з адресою контрольованої пам'яті в `.bss`, що містить підроблений `fini_array`. Цей підроблений масив містить **спочатку** [**адресу одного гаджета**](../rop-return-oriented-programing/ret2lib/one-gadget.md), яка буде виконана, а потім **різницю** між адресою цього **підробленого масиву** та **значенням `map->l_addr`**, щоб `*array` вказував на підроблений масив.
- Згідно з основним постом цієї техніки та [**цим звітом**](https://activities.tjhsst.edu/csc/writeups/angstromctf-2021-wallstreet), ld.so залишає вказівник на стеку, який вказує на бінарний `link_map` в ld.so. З допомогою довільного запису можливо перезаписати його і зробити так, щоб він вказував на підроблений `fini_array`, контрольований атакуючим, з адресою до [**одного гаджета**](../rop-return-oriented-programing/ret2lib/one-gadget.md), наприклад.

Наступний код містить ще один цікавий розділ з кодом:
```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));
}
```
У цьому випадку буде можливим перезаписати значення `map->l_info[DT_FINI]`, вказуючи на підроблену структуру `ElfW(Dyn)`. Знайдіть [**більше інформації тут**](https://github.com/nobodyisnobody/docs/blob/main/code.execution.on.last.libc/README.md#2---targetting-ldso-link_map-structure).

## Перезапис dtor_list TLS-Storage у **`__run_exit_handlers`**

Як [**пояснено тут**](https://github.com/nobodyisnobody/docs/blob/main/code.execution.on.last.libc/README.md#5---code-execution-via-tls-storage-dtor_list-overwrite), якщо програма завершується через `return` або `exit()`, вона виконає **`__run_exit_handlers()`**, яка викличе будь-які функції деструкторів, що зареєстровані.

Код з `_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 ();
```
Код з **`__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);
[...]
}
}
```
Для кожної зареєстрованої функції в **`tls_dtor_list`** буде деманглити вказівник з **`cur->func`** і викликати його з аргументом **`cur->obj`**.

Використовуючи функцію **`tls`** з цього [**форку GEF**](https://github.com/bata24/gef), можна побачити, що насправді **`dtor_list`** дуже **близький** до **stack canary** і **PTR_MANGLE cookie**. Отже, з переповненням на ньому буде можливим **перезаписати** **cookie** і **stack canary**.\
Перезаписуючи PTR_MANGLE cookie, буде можливим **обійти функцію `PTR_DEMANLE`**, встановивши її в 0x00, що означатиме, що **`xor`**, використаний для отримання реальної адреси, є просто адресою, що налаштована. Потім, записуючи в **`dtor_list`**, можна **з'єднати кілька функцій** з адресою функції та її **аргументом.**

Нарешті, зверніть увагу, що збережений вказівник не тільки буде xored з cookie, але також буде обернений на 17 біт:
```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
```
Отже, вам потрібно врахувати це перед додаванням нової адреси.

Знайдіть приклад у [**оригінальному пості**](https://github.com/nobodyisnobody/docs/blob/main/code.execution.on.last.libc/README.md#5---code-execution-via-tls-storage-dtor_list-overwrite).

## Інші спотворені вказівники в **`__run_exit_handlers`**

Цю техніку [**пояснено тут**](https://github.com/nobodyisnobody/docs/blob/main/code.execution.on.last.libc/README.md#5---code-execution-via-tls-storage-dtor_list-overwrite) і вона знову залежить від того, що програма **виходить, викликаючи `return` або `exit()`**, тому **`__run_exit_handlers()`** викликається.

Давайте перевіримо більше коду цієї функції:
```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);
```
Змінна `f` вказує на **`initial`** структуру, і в залежності від значення `f->flavor` будуть викликані різні функції.\
В залежності від значення, адреса функції, яку потрібно викликати, буде в іншому місці, але вона завжди буде **demangled**.

Більше того, в опціях **`ef_on`** та **`ef_cxa`** також можливо контролювати **аргумент**.

Можна перевірити **`initial` структуру** в сеансі налагодження з GEF, запустивши **`gef> p initial`**.

Щоб зловживати цим, вам потрібно або **leak або стерти `PTR_MANGLE`cookie**, а потім перезаписати запис `cxa` в initial з `system('/bin/sh')`.\
Ви можете знайти приклад цього в [**оригінальному блозі про техніку**](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}}