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[原创] 调试httpd通过fork+execute调用的cgibin程序
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2023-3-14 10:55
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在调试dlink的httpd时，漏洞可能发生在httpd通过fork+execute调用的cgibin中，其中httpd解析网络请求中的字段，并且以环境变量的形式传递给cgibin进行处理。那么要调试cgibin就有两种方式：
- 设置环境变量，然后直接调试cgibin。
- 了解httpd是如何调用cgibin的，然后通过设置gdb调试子进程、catch exec，调试cgibin。
方法1的优点是简单直接，缺点是需要了解httpd是如何处理、传递数据到环境变量，以免使用了实际上通不过httpd校验的环境变量；方法2的优点是直观，但是需要熟练掌握gdb调试子进程相关的知识。
httpd调用CGI上下文说明
和许多典型的httpdserver一样，传入到函数process_cgi中的参数a1是httpd所定义的数据结构，其中包含了一个网络请求的数据集合，例如请求方式REQUEST_METHOD、URI、SESSION等等。a1传递到process_cgi函数中进行处理，获取到需要调用的cgi，以及将需要处理的数据转化成环境变量集合到cgi中。在dir 850l的固件中，几乎所有的cgi都是通过链接的形式到程序cgibin，cgibin根据请求的不同来采用不同的接口（函数）进行处理。
1 2 3 4 5 6 | int __fastcall process_cgi(_DWORD *a1) {...... v77 = spawn(*filename, filename, argv, v79, v75, v9, v8, a1 + 992);......} |
spawn函数则是一个典型的封装了fork+execve的函数，通过fork函数创建子进程，设置子进程的进程组、资源限制、重定向输入输出等。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 | __pid_t __fastcall spawn(const char *filename, char *const *argv, char *const *envp, int a4, int a5, int a6, int a7, char *path){ __pid_t result; // $v0 int v13; // $a0 int v14[4]; // [sp+18h] [-18h] BYREF __pid_t v15; // [sp+28h] [-8h] result = fork(); // 创建子进程，此时的子进程依旧是httpd的程序镜像 if ( result == -1 ) { v15 = -1; lerror("spawn: failed to create child process"); goto LABEL_6; } if ( !result ) { setpgid(0, 0); // 改变子进程的进程组 sub_409C9C(13, 0); if ( coredir ) { v14[3] = 0; v14[2] = 0; v14[1] = 0; v14[0] = 0; setrlimit64(4, v14); // 设置资源限制 } dup2(a4, 0); // 复制文件描述符：标准输入和标准输出 dup2(a4, 1); if ( a5 != -1 ) dup2(a5, 2); if ( chdir(path) == -1 ) { v13 = 5; } else { execve(filename, argv, envp); // 执行cgibin，将cgibin加载并替换掉子进程的httpd v13 = 6; } exit(v13); } ++dword_42350C; if ( debug ) { v15 = result; log_d("child process %d created", result);LABEL_6: result = v15; } return result;} |
那么到此，回想之前的标题：如何调试httpd通过execute调用的cgibin，该问题就可以抽象为：如何调试子进程中通过execute调用的可执行文件。
调试原理
默认情况下，gdb在调试多进程的时候，只会追踪父进程，例如执行完fork函数，fork的返回值是子进程的pid，gdb中实际上在调试的是父进程。如果要调试子进程，则需要在gdb中使用如下的命令：
1 | set follow-fork-mode child |
上面命令解决了让gdb调试到子进程，但是有时候还需要同时调试父进程和子进程，如果仅仅是gdb在子进程中，父进程依旧会正常运行。那么，就可以使用如下的命令，使得在调试子进程的时候，父进程也暂停处于挂起的状态：
1 | set detach-on-fork off # 默认是on |
上面两条命令结合起来就实现了同时调试父进程和子进程，那么这个时候也还有一个问题：在子进程中，execute调用cgibin是作为一个函数来实现的，单步步过该函数达不到调试目的，步进该函数更加容易陷入到函数的细节实现中。
对于调试cgibin，可以通过catch exec命令，来捕获执行新进程的事件。当进程使用execute重新执行一个程序时，gdb会中断程序的运行，到ld加载器start函数中。除此之外，还可以使用例如catch exec /bin/ls来指定需要捕获的具体进程加载程序事件。
综上所述，调试通过fork+execute调用的程序，可以使用如下步骤：
- 在fork的时候，执行gdb命令：
set follow-fork-mode child，使得gdb开始调试子进程。 - 同时，可以执行gdb命令：
set detach-on-fork off，让在调试子进程的同时，父进程挂起。这样执行完子进程也可以返回到父进程中。 - 执行gdb命令：
catch exec，捕获子进程通过execute加载执行新程序的事件。
调试过程
现在回归到具体的调试过程中。
当httpd执行到调用cgi的spawn函数中，此时准备执行fork函数，可以看到只有httpd一个进程，也就是父进程PID=1444：
1 2 3 | pwndbg> info inferiors Num Description Executable* 1 process 1444 /home/utest/app/FirmAE/firmwares/_DIR850L_FW115KRb07.bin.extracted/squashfs-root/sbin/httpd |
第一步需要保证在执行到spawn的时候，fork之后是进入了子进程，
1 2 | 0x409d2c <spawn+56> move $s3, $a2► 0x409d30 <spawn+60> jalr $t9 <fork> |
此时，执行gdb命令：
1 2 | set follow-fork-mode childset detach-on-fork off |
再查看进程信息，也可以确认此时gdb处于子进程中。此时也可以通过inferiors Num切换到父进程。
1 2 3 4 | pwndbg> info inferiors Num Description Executable 1 process 1444 /home/utest/app/FirmAE/firmwares/_DIR850L_FW115KRb07.bin.extracted/squashfs-root/sbin/httpd* 2 process 31740 /home/utest/app/FirmAE/firmwares/_DIR850L_FW115KRb07.bin.extracted/squashfs-root/sbin/httpd |
继续在子进程中执行到execute函数，可以看到此时正准备加载执行/htdocs/web/session.cgi，该cgi实际上是一个链接到cgibin。
1 2 3 4 5 6 7 | 0x409e68 <spawn+372> addiu $a0, $zero, 5 0x409e6c <spawn+376> lw $t9, -0x7d7c($gp) 0x409e70 <spawn+380> move $a0, $s2► 0x409e74 <spawn+384> jalr $t9 <execve> path: 0x7ed330 ◂— '/htdocs/web/session.cgi' argv: 0x4280f0 —▸ 0x7ed330 ◂— '/htdocs/web/session.cgi' envp: 0x0 |
那么此时就应该执行gdb命令：catch exec，用来捕获子进程加载cgi的事件：
这个时候可以查看栈，来看httpd传递给cgi哪些环境变量（也就是需要处理的数据）：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 | pwndbg> stack 3000:0000│ fp sp 0x7fe2b4a0 ◂— 0x101:0004│ 0x7fe2b4a4 —▸ 0x7fe2bd23 ◂— '/htdocs/web/session.cgi'02:0008│ 0x7fe2b4a8 ◂— 0x003:000c│ 0x7fe2b4ac —▸ 0x7fe2bd3b ◂— 'HTTP_HOST=192.168.0.1'04:0010│ 0x7fe2b4b0 —▸ 0x7fe2bd51 ◂— 'HTTP_USER_AGENT=Mozilla/5.0 (X11; Ubuntu; Linux x86_64; rv:109.0) Gecko/20100101 Firefox/110.0'05:0014│ 0x7fe2b4b4 —▸ 0x7fe2bdb0 ◂— 'HTTP_ACCEPT=*/*'06:0018│ 0x7fe2b4b8 —▸ 0x7fe2bdc0 ◂— 'HTTP_ACCEPT_LANGUAGE=en-US,en;q=0.5'07:001c│ 0x7fe2b4bc —▸ 0x7fe2bde4 ◂— 'HTTP_ACCEPT_ENCODING=gzip, deflate'08:0020│ 0x7fe2b4c0 —▸ 0x7fe2be07 ◂— 'HTTP_ORIGIN=http://192.168.0.1'09:0024│ 0x7fe2b4c4 —▸ 0x7fe2be26 ◂— 'HTTP_REFERER=http://192.168.0.1/index.php'0a:0028│ 0x7fe2b4c8 —▸ 0x7fe2be50 ◂— 'HTTP_COOKIE=uid=bjtsPYnEJz'0b:002c│ 0x7fe2b4cc —▸ 0x7fe2be6b ◂— 'GATEWAY_INTERFACE=CGI/1.1'0c:0030│ 0x7fe2b4d0 —▸ 0x7fe2be85 ◂— 'CONTENT_LENGTH=31'0d:0034│ 0x7fe2b4d4 —▸ 0x7fe2be97 ◂— 'CONTENT_TYPE=application/x-www-form-urlencoded'0e:0038│ 0x7fe2b4d8 —▸ 0x7fe2bec6 ◂— 'SCRIPT_FILENAME=/htdocs/web/session.cgi'0f:003c│ 0x7fe2b4dc —▸ 0x7fe2beee ◂— 'REQUEST_URI=/session.cgi'10:0040│ 0x7fe2b4e0 —▸ 0x7fe2bf07 ◂— 'REMOTE_ADDR=192.168.0.2'11:0044│ 0x7fe2b4e4 —▸ 0x7fe2bf1f ◂— 'REMOTE_PORT=45050'12:0048│ 0x7fe2b4e8 —▸ 0x7fe2bf31 ◂— 'REQUEST_METHOD=POST'13:004c│ 0x7fe2b4ec —▸ 0x7fe2bf45 ◂— 'SCRIPT_NAME=/session.cgi'14:0050│ 0x7fe2b4f0 —▸ 0x7fe2bf5e ◂— 'SERVER_NAME=192.168.0.1'15:0054│ 0x7fe2b4f4 —▸ 0x7fe2bf76 ◂— 'SERVER_ADDR=192.168.0.1'16:0058│ 0x7fe2b4f8 —▸ 0x7fe2bf8e ◂— 'SERVER_PORT=80'17:005c│ 0x7fe2b4fc —▸ 0x7fe2bf9d ◂— 'SERVER_SOFTWARE=Mathopd/1.6b9'18:0060│ 0x7fe2b500 —▸ 0x7fe2bfbb ◂— 'SERVER_ID=LAN-1'19:0064│ 0x7fe2b504 —▸ 0x7fe2bfcb ◂— 'SERVER_PROTOCOL=HTTP/1.1'1a:0068│ 0x7fe2b508 ◂— 0x0 |
以前做毕设的时候，要实现对cgi的模糊测试，就是将AFL生产的数据通过设计的数据结构转换成环境变量到cgi 中去执行。
小结
如何调试httpd使用fork+execute执行的cgibin，本质上可以抽象为：如何调试通过fork+execute调用的程序，办法是：
- 执行到fork函数，执行gdb命令：
set follow-fork-mode child，使得gdb调试到子进程中。 - 执行gdb命令：
set detach-on-fork off，使得gdb在调试子进程的时候挂起父进程，这样也方便并行调试。 - 执行到execute函数处，执行gdb命令：
catch exec，捕获子进程通过execute调用执行cgi的事件。
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