文章目录
写在最前：一定要先将task3.sct文件链接到项目中，具体操作后文有写，而且我在附加内容里解释了sct文件的含义。
终于可以告别这个实践了。大家在心得里可以加一句“任务量较大，建议减少任务量”吗？
实验三 FreeRTOS-MPU 保护绕过
实验要求
MPU预设置：
a) 编写 C 代码实现基于 FreeRTOS-MPU v10.4 的提权代码和指定函数查找
b) 利用溢出漏洞实现在 FreeRTOS MPU V10.4 版本的系统提权和 Flag 函数打印
子任务1
首先，和上一个实验相似地，也是看一下.c文件的结构。
main函数：
① 定义无符号整型变量id，赋值为学号末4位；
② 调用prvSetupHardware()，硬件初始化；
③ 调用StartFreeRTOS(id, vTask3)；
④ 使用for(;;)让程序不退出。
vTask3的内容，只有for(;;)。
头文件和lib文件的作用与上一个实验差不多。
因此，所有任务要求都集中在StartFreeRTOS里了，我们需要进行进一步的逆向分析。
逆向分析StartFreeRTOS
IDA Pro打开并反编译StartFreeRTOS如下：
可以看到，该函数大致有如下几个操作：
① 将byte_7714的地址指向的内容拷贝给任务参数xTask3Parameters；
② 设置任务参数xTask3Parameters的函数指针为vTask3；
③ val *= id；
④ 调用xTaskCreateRetricted，结合任务参数xTask3Parameters创建被约束的任务；
⑤ 调用vTaskStartScheduler()启动任务序列。
我们要做的是在vTask3中调用提权函数，然后再调用打印flag的函数。
打印flag的函数好找，直接在IDA Pro的字符串窗口找就行，找到后双击点开，再查看引用：
总之能找到一个叫vTaskRemove的函数，它是无参数函数，能够打印flag。
找提权函数，我一开始完全不知道怎么找。
直到看了下实验讲解的PPT，看到了下面这张图：
可见，如果普通任务要使用内核API，不能直接使用，而是要添加MPU_，添加了这个的函数，其中包含提权操作。而且，提权操作应该是利用SVC中断。
因此，我们不妨在IDA Pro中随便打开一个MPU_的函数逆向分析一下，找到其中的提权操作。我以MPU_vTaskDelete为例。IDA Pro中分析如下：
上图中我框出来的就是提权操作。可以看到，就是先做了些进入函数的压栈操作，随后把要提权的Task传入R4，如果R4不为0就跳转提权函数（如果为0那么本身就是特权级）。然后再常规地执行xTaskDelete这个内核API。
很明显，提权函数就是xPortRaisePrivilege，而且利用寄存器R4传参，所以它也是个无参数的函数。
先不急着把地址填入，因为这个地址在修改了vTask3内容之后会发生改变。先假装已经找到了地址，并在vTask3中使用地址调用这些函数，这样，找到之后就只需要修改成对应的地址。添加代码如下：
注意，随便填的地址不得为全零、不得相同，最好是填得像一点，否则二度修改后，地址又会变化。
void (*pPrivilege)();
void (*pFunc)();
pPrivilege=(void(*)())0x00001051;
pFunc=(void(*)())0x000029AD;
pPrivilege();
pFunc();
Rebuild后，去IDA Pro中查找函数地址。在使用地址调用函数的时候，需要加一。
需要注意的是，当函数地址已经添加正确，但
log.txt中却连vTask3都没有的时候，很可能是项目的配置出了问题，如内存地址分布，出问题的log.txt如下：
此时必须要导入老师发的
task3.srt，导入方式如下：
导入完成后，重新构建项目，并重新逆向分析地址。（我导入后重新截了一遍图）
sct具体的作用见下文的附加内容1。
打印 Flag 函数名称和地址
名称：vTaskRemove；
地址：0x000005F4。
内容如下图所示：
用于提权的函数名称和地址
名称：xPortRaisePrivilege；
地址：0x00008EDC。
内容如下图所示：
填写的代码
注意，需要将上述找到的地址加1后再调用。填写的代码如下图所示：
模拟运行截图
运行并打印flag的结果如下：
log.txt如下：
之所以要把log.txt也截图出来，是因为之前分析的时候，可以看到xPortRaisePrivilege函数提权的任务是R4寄存器，而我们只是简单地调用了该函数，并未对R4寄存器做处理。可是也成功了。
查看log.txt会发现，并没有明显的对R4寄存器处理的内容，最近一次赋值是prvSVCHandler的pop。我猜测有可能只需要执行svc 2中断即可提权，具体情况尚未明确，不过对本实验无任何影响。
后来写flag5报告的时候，意识到当R4为0时，提权的应该就是本任务；或者，不论R4的取值，都会对本任务提权。
附加内容1：sct文件的作用
下图左是老师发的sct文件，下图右是软件自动生成的sct文件。
sct文件也就是内存映射布局文件。
一般情况，编译的时候，只是让所有的函数（如上图中的.ANY (+R0)）按照函数名称排序放进内存里，并没有所谓特权访问还是用户访问的访问控制。
在我们设置了MPU之后，编译并不会跟着受影响。因此，非特权函数可能就放入了我们自己规定的MPU中特权函数的那个区域，非特权函数保存在了特权函数的地址范围，MPU就不会允许执行了。
而老师修改后的sct文件，对API的位置重新布局，把特权函数privileged_functions放到了第一段（就是MPU中只允许特权执行的那个位置ER_IROM1），把其他的放到了ER_IROM2。并把特权数据privileged_data放到了MPU中只允许特权可读写的段RW_IRAM1，把其他的放到了RW_IRAM2。
这样，就会让内存映射与MPU设置一致了。
子任务2
逆向分析StartFreeRTOS
该任务逆向分析函数地址与上一个任务相似，在此不做赘述。
打印 Flag 函数名称和地址
名称：vTaskDelayBackup；
地址：0x00001C7C。
内容如下：
用于提权的函数名称和地址
名称：xPortRaisePrivilege；
地址：0x000086E2。
内容如下：
分析过程
该文件的main函数超长，不过很简单，如下图所示：
暂时只能看到，最后输入的字符串InputBuffer长度最大为0x63。
再点开StartFreeRTOS：
只是运行了受约束的vTask3任务，其他啥也没干。
由于这是传参传进来的，不能直接点开，所以先返回上一级，然后再点开vTask3任务：
vTask3调用了Function()，根据经验，这就是出问题的代码了。
找到存在在溢出的缓冲区
点开Function：
发现居然Function传进来了参数，更重要的是出现了length和InputBuffer，而且赋值给HelperBuffer，并且HelperBuffer的大小只有12，说明HelperBuffer可能就是溢出的缓冲区。
以汇编形式显示Function函数如下：
对PUSH和POP的解释：ARM架构的栈是递减栈，PUSH的时候从右至左，POP的时候从左至右。
查看汇编之后，会发现其实严格来说，压根就没有什么溢出缓冲区。Function函数，它先push了4个寄存器，然后在函数的最开始使用mov buffer, sp，直接改变栈顶指针sp，接下来立马用InputBuffer的内容逐一填充buffer（在我的IDA中该变量名被解析成HelpBuffer）。最后pop的时候，pop的内容不就是HelpBuffer[0]、HelpBuffer[1]、HelpBuffer[2]等吗？
覆盖寄存器的值，就是Function的目的，也是设置buffer的作用，它就是想往栈上写、往寄存器上写。
既然，该缓冲区的每一个比特，目的都是向不应该写的寄存器或栈上写数据，它就压根没有与正常功能有关的部分。就像拿一张纸画画，正常操作画在纸上，但是涂多了就溢出到桌上了，这张纸叫做溢出缓冲区；而这个代码就是连纸都没有。
综上，我认为这并不是一个典型的缓冲区溢出代码。如果非要说有个溢出缓冲区，那就是故意构造的这个HelpBuffer，而且该溢出缓冲区的长度为0，没有正常功能。
栈示意图
点开Function的bp，可以看到IDA Pro中的栈帧。
不过，这并不能很好地解释栈中的内容。我重新绘制了栈示意图。
当执行mov buffer, sp前后的栈示意图如下：
LR（Function）需要覆盖成提权函数，而调用提权函数之后，还需要调用打印flag的函数，所以还要构造溢出提权调用的返回地址的栈结构。完全构造完毕的栈示意图在后续“溢出提权”中会画出。
溢出提权
溢出提权调用xPortRaisePrivilege，地址是0x000086E2。该函数第一行是PUSH {xRunningPrivileged,LR}。如果执行这一句，就会改变我们已经构造好的栈帧结构，也会导致返回地址无法被覆盖，因此需要跳过这一句，从地址0x000086E4开始。再加上基地址是1，因此LR（Function）需要被覆盖成0x000086E5。
顺利进入并执行提权函数后，还要继续执行打印flag的函数。返回时执行了POP {xRunningPrivileged,LR}因此需要构造8个HelpBuffer字节，完整的栈示意图如下：
覆盖返回地址的解析过程
在Function中返回值被覆盖成xPortRaisePrivilege第二行地址加1，即0x000086E5，因此它返回时会从xPortRaisePrivilege的第二行代码开始执行，并完成提权；
在xPortRaisePrivilege中返回值被覆盖成vTaskDelayBackup地址加1，即0x00001C7C，因此它返回时会从vTaskDelayBackup的第一行代码执行，并完成flag打印。
模拟运行截图
完结撒花！！！