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關於system函數在linux下的分析介紹

黄舟
黄舟原創
2017-05-27 10:00:462028瀏覽

這篇文章主要簡單分析了linux下system函數，具有一定的參考價值，有興趣的夥伴們可以參考一下

簡單分析了linux下system函數的相關內容，具體內容如下

int
libc_system (const char *line)
{
 if (line == NULL)
  /* Check that we have a command processor available. It might
    not be available after a chroot(), for example. */
  return do_system ("exit 0") == 0;

 return do_system (line);
}
weak_alias (libc_system, system)

程式碼位於glibc/sysdeps/posix/system.c，這裡system是libc_system的弱別名，而libc_system是do_system的前端函數，進行了參數的檢查，接下來看do_system函數。 

static int
do_system (const char *line)
{
 int status, save;
 pid_t pid;
 struct sigaction sa;
#ifndef _LIBC_REENTRANT
 struct sigaction intr, quit;
#endif
 sigset_t omask;

 sa.sa_handler = SIG_IGN;
 sa.sa_flags = 0;
 sigemptyset (&sa.sa_mask);

 DO_LOCK ();
 if (ADD_REF () == 0)
  {
   if (sigaction (SIGINT, &sa, &intr) < 0)
  {
   (void) SUB_REF ();
   goto out;
  }
   if (sigaction (SIGQUIT, &sa, &quit) < 0)
  {
   save = errno;
   (void) SUB_REF ();
   goto out_restore_sigint;
  }
  }
 DO_UNLOCK ();

 /* We reuse the bitmap in the &#39;sa&#39; structure. */
 sigaddset (&sa.sa_mask, SIGCHLD);
 save = errno;
 if (sigprocmask (SIG_BLOCK, &sa.sa_mask, &omask) < 0)
  {
#ifndef _LIBC
   if (errno == ENOSYS)
  set_errno (save);
   else
#endif
  {
   DO_LOCK ();
   if (SUB_REF () == 0)
    {
     save = errno;
     (void) sigaction (SIGQUIT, &quit, (struct sigaction *) NULL);
    out_restore_sigint:
     (void) sigaction (SIGINT, &intr, (struct sigaction *) NULL);
     set_errno (save);
    }
  out:
   DO_UNLOCK ();
   return -1;
  }
  }

#ifdef CLEANUP_HANDLER
 CLEANUP_HANDLER;
#endif

#ifdef FORK
 pid = FORK ();
#else
 pid = fork ();
#endif
 if (pid == (pid_t) 0)
  {
   /* Child side. */
   const char *new_argv[4];
   new_argv[0] = SHELL_NAME;
   new_argv[1] = "-c";
   new_argv[2] = line;
   new_argv[3] = NULL;

   /* Restore the signals. */
   (void) sigaction (SIGINT, &intr, (struct sigaction *) NULL);
   (void) sigaction (SIGQUIT, &quit, (struct sigaction *) NULL);
   (void) sigprocmask (SIG_SETMASK, &omask, (sigset_t *) NULL);
   INIT_LOCK ();

   /* Exec the shell. */
   (void) execve (SHELL_PATH, (char *const *) new_argv, environ);
   _exit (127);
  }
 else if (pid < (pid_t) 0)
  /* The fork failed. */
  status = -1;
 else
  /* Parent side. */
  {
   /* Note the system() is a cancellation point. But since we call
   waitpid() which itself is a cancellation point we do not
   have to do anything here. */
   if (TEMP_FAILURE_RETRY (waitpid (pid, &status, 0)) != pid)
  status = -1;
  }

#ifdef CLEANUP_HANDLER
 CLEANUP_RESET;
#endif

 save = errno;
 DO_LOCK ();
 if ((SUB_REF () == 0
    && (sigaction (SIGINT, &intr, (struct sigaction *) NULL)
    | sigaction (SIGQUIT, &quit, (struct sigaction *) NULL)) != 0)
   || sigprocmask (SIG_SETMASK, &omask, (sigset_t *) NULL) != 0)
  {
#ifndef _LIBC
   /* glibc cannot be used on systems without waitpid. */
   if (errno == ENOSYS)
  set_errno (save);
   else
#endif
  status = -1;
  }
 DO_UNLOCK ();

 return status;
}

do_system

首先函數設定了一些訊號處理程序，來處理SIGINT和SIGQUIT訊號，這裡我們不太關心，關鍵程式碼段在這裡

#ifdef FORK
 pid = FORK ();
#else
 pid = fork ();
#endif
 if (pid == (pid_t) 0)
  {
   /* Child side. */
   const char *new_argv[4];
   new_argv[0] = SHELL_NAME;
   new_argv[1] = "-c";
   new_argv[2] = line;
   new_argv[3] = NULL;

   /* Restore the signals. */
   (void) sigaction (SIGINT, &intr, (struct sigaction *) NULL);
   (void) sigaction (SIGQUIT, &quit, (struct sigaction *) NULL);
   (void) sigprocmask (SIG_SETMASK, &omask, (sigset_t *) NULL);
   INIT_LOCK ();

   /* Exec the shell. */
   (void) execve (SHELL_PATH, (char *const *) new_argv, environ);
   _exit (127);
  }
 else if (pid < (pid_t) 0)
  /* The fork failed. */
  status = -1;
 else
  /* Parent side. */
  {
   /* Note the system() is a cancellation point. But since we call
   waitpid() which itself is a cancellation point we do not
   have to do anything here. */
   if (TEMP_FAILURE_RETRY (waitpid (pid, &status, 0)) != pid)
  status = -1;
  }

先透過前端函式呼叫系統呼叫系統呼叫fork產生一個子進程，其中fork有兩個回傳值，對父進程回傳子進程的pid，對子進程回傳0。所以子進程執行6-24行程式碼，父進程執行30-35行程式碼。

子程序的邏輯非常清晰，呼叫execve執行SHELL_PATH指定的程序，參數透過new_argv傳遞，環境變數為全域變數environ。

其中SHELL_PATH和SHELL_NAME定義如下

#define  SHELL_PATH  "/bin/sh"  /* Path of the shell. */
#define  SHELL_NAME  "sh"    /* Name to give it. */

其實就是產生一個子程序呼叫/bin/sh -c "指令"##來執行向system傳入的命令。

下面其實是我研究system函數的原因與重點：

在CTF的pwn題中，透過堆疊溢出呼叫system函數有時會失敗，聽師傅們說是環境變數被覆蓋，但是一直都是懵懂，今天深入學習了一下，總算搞懂了。

在這裡system函數需要的環境變數儲存在全域變數environ中，那麼這個變數的內容是什麼呢。

environ是在glibc/csu/libc-start.c中定義的，我們來看幾個關鍵語句。 

# define LIBC_START_MAIN libc_start_main

libc_start_main是_start呼叫的函數，這涉及到程式開始時的一些初始化工作，對這些名詞不了解的話可以看一下這篇文章。接下來看LIBC_START_MAIN函數。 

STATIC int
LIBC_START_MAIN (int (*main) (int, char **, char ** MAIN_AUXVEC_DECL),
     int argc, char **argv,
#ifdef LIBC_START_MAIN_AUXVEC_ARG
     ElfW(auxv_t) *auxvec,
#endif
     typeof (main) init,
     void (*fini) (void),
     void (*rtld_fini) (void), void *stack_end)
{
 /* Result of the &#39;main&#39; function. */
 int result;

 libc_multiple_libcs = &_dl_starting_up && !_dl_starting_up;

#ifndef SHARED
 char **ev = &argv[argc + 1];

 environ = ev;

 /* Store the lowest stack address. This is done in ld.so if this is
   the code for the DSO. */
 libc_stack_end = stack_end;

　　　　......
 /* Nothing fancy, just call the function. */
 result = main (argc, argv, environ MAIN_AUXVEC_PARAM);
#endif

 exit (result);
}

我們可以看到，在沒有define SHARED的情況下，在第19行定義了environ的值。啟動程式呼叫LIBC_START_MAIN之前，會先將環境變數和argv中的字串保存起來（其實是儲存到堆疊上），然後依序將環境變數中各項字串的位址，argv中各項目字串的位址和argc入棧，所以環境變數陣列一定位於argv陣列的正後方，以一個空位址間隔。所以第17行的&argv[argc + 1]語句就是取環境變數數組在堆疊上的首位址，保存到ev中，最後儲存到environ中。第203行呼叫main函數，會將environ的值入棧，這個被棧溢位覆蓋掉沒什麼問題，只要保證environ中的位址處不被覆蓋即可。

所以，當堆疊溢出的長度過大，溢出的內容覆蓋了environ中地址中的重要內容時，呼叫system函數就會失敗。具體環境變數距離溢出位址有多遠，可以透過在_start中下斷查看。


以上是關於system函數在linux下的分析介紹的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！

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