使用docker调试和部署pwn题

WriteUp 10个月前 admin

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主要内容如下：

1.提供了使用docker构建的不同glibc版本的轻量级调试环境，涵盖glibc-2.27/2.31/2.35/2.38等主流版本。

2.提供了11种基于docker环境的pwn题部署模板。

3.给出了相关的Dockerfile用于定制化环境。

关于docker的基础概念不做过多的介绍。可以到Docker : Accelerated, Containerized Application Development官方网站上获取更多的信息。熟悉并使用docker的常用命令并不需要太多的时间。

在使用docker指令或者docker-compose的指令时，尽量到官方手册上查询有关指令的详情内容。

一般来说，使用docker-compose来运行多个容器，也可以集成编译镜像、运行实例等流程。

一

调试环境

如果需要一个完整的、经常使用的主力调试环境，我推荐使用skysider/pwndocker: A docker environment for pwn in ctf (https://github.com/skysider/pwndocker)，工具非常完整，可以直接拉取镜像。

本文所分享的，是临时使用的、快速的、轻量级调试环境。镜像只包含必要的程序，镜像包相对较小，下载更快。

对于不同的版本，特别是传统的glibc的环境，有时候使用patchelf改变二进制文件的so无法得到与远程环境一样的内存布局，并且会缺乏调试符号。而对于部署在debian/fedora等其他操作系统上的程序，受到的影响会更大。因此，使用docker搭建一个一模一样的调试环境很有必要。

目前，我针对常用的环境制作了轻量级镜像，并发布在roderickchan/debug_pwn_env Tags | Docker Hub（https://hub.docker.com/r/roderickchan/debug_pwn_env/tags）。

使用docker调试和部署pwn题

每个镜像都给出了Ubuntu的版本、其使用的glibc libc.so.6的具体版本（包括小版本）和镜像编译时间。

直接使用docker pull roderickchan/debug_pwn_env:22.04-2.35-0ubuntu3.1-20230213这样的命令拉取镜像即可。

拉取镜像后，运行命令如下：

docker run -it --rm -v host_path:container_path -p host_port:container_port --cap-add=SYS_PTRACE IMAGE_ID # auto update

docker run -it -rm -v host_path:container_path -p host_port:container_port --cap-add=SYS_PTRACE IMAGE_ID /bin/bash # do not update

docker run -it --rm -v host_path:container_path -p host_port:container_port --privileged IMAGE_ID # privileged enabled and auto update

可以映射宿主机端口和容器端口，映射文件或者目录。如果不带命令，容器会自动更新一些pwn相关的仓库和包，如果带上命令，就会执行指定的命令。

事实上这个镜像的Dockerfile如下：

ARG BUILD_VERSION

FROM ubuntu:$BUILD_VERSION

ARG DEBIAN_FRONTEND=noninteractive
ARG HUB_DOMAIN=github.com
ARG NORMAL_USER_NAME=ctf

ENV TZ=Etc/UTC
ENV LANG en_US.UTF-8
ENV LANGUAGE en_US:en
ENV LC_ALL en_US.UTF-8

WORKDIR /root

RUN apt-get update && apt-get -y dist-upgrade && apt-get install -y --fix-missing python3 python3-pip python3-dev lib32z1
xinetd curl gcc gdb gdbserver g++ git libssl-dev libffi-dev build-essential tmux
vim iputils-ping gdb-multiarch
file net-tools socat ruby ruby-dev locales autoconf automake libtool make &&
gem install one_gadget &&
gem install seccomp-tools &&
sed -i '/en_US.UTF-8/s/^# //g' /etc/locale.gen && locale-gen

# 先执行容易失败的操作
RUN git clone https://${HUB_DOMAIN}/pwndbg/pwndbg &&
cd ./pwndbg &&
./setup.sh

RUN git clone https://${HUB_DOMAIN}/NixOS/patchelf.git &&
cd ./patchelf &&
./bootstrap.sh &&
./configure &&
make &&
make install

RUN git clone https://${HUB_DOMAIN}/hugsy/gef.git &&
git clone https://${HUB_DOMAIN}/RoderickChan/Pwngdb.git &&
git clone https://${HUB_DOMAIN}/Gallopsled/pwntools &&
(mv /usr/lib/python3.11/EXTERNALLY-MANAGED /usr/lib/python3.11/EXTERNALLY-MANAGED.old || true) &&
pip3 install --upgrade --editable ./pwntools &&
git clone https://${HUB_DOMAIN}/RoderickChan/pwncli.git &&
pip3 install --upgrade --editable ./pwncli

COPY ./gdb-gef /bin
COPY ./gdb-pwndbg /bin
COPY ./update.sh /bin
COPY ./test-this-container.sh /bin
COPY ./.tmux.conf ./
COPY ./.gdbinit ./
COPY ./flag /
COPY ./flag /flag.txt

RUN chmod +x /bin/gdb-gef /bin/gdb-pwndbg /bin/update.sh /bin/test-this-container.sh &&
echo "root:root" | chpasswd &&
python3 -m pip install --upgrade pip &&
pip3 install ropper capstone z3-solver qiling lief

# normal user
RUN useradd ${NORMAL_USER_NAME} -d /home/${NORMAL_USER_NAME} -m -s /bin/bash -u 1001 &&
echo "${NORMAL_USER_NAME}:${NORMAL_USER_NAME}" | chpasswd &&
cp -r /root/pwndbg /home/${NORMAL_USER_NAME} &&
cp -r /root/gef /home/${NORMAL_USER_NAME} &&
cp -r /root/pwntools /home/${NORMAL_USER_NAME} &&
cp -r /root/Pwngdb /home/${NORMAL_USER_NAME} &&
cp -r /root/pwncli /home/${NORMAL_USER_NAME} &&

cp /root/.tmux.conf /home/${NORMAL_USER_NAME} &&
cp /root/.gdbinit /home/${NORMAL_USER_NAME} &&
cp /flag /home/${NORMAL_USER_NAME} &&
cp /flag.txt /home/${NORMAL_USER_NAME} &&
chown -R ${NORMAL_USER_NAME}:${NORMAL_USER_NAME} /home/${NORMAL_USER_NAME}

USER ${NORMAL_USER_NAME}:${NORMAL_USER_NAME}

WORKDIR /home/${NORMAL_USER_NAME}

RUN pip3 install --upgrade --editable ./pwntools &&
pip3 install --upgrade --editable ./pwncli

# switch to root and install zsh
USER root:root
RUN apt-get install -y sudo zsh &&
echo "${NORMAL_USER_NAME} ALL=(ALL) NOPASSWD : ALL" | tee /etc/sudoers.d/ctfsudo

# switch 2 normal user
USER ${NORMAL_USER_NAME}:${NORMAL_USER_NAME}
WORKDIR /home/${NORMAL_USER_NAME}

# install zsh
RUN curl -fsSL -O https://raw.githubusercontent.com/ohmyzsh/ohmyzsh/master/tools/install.sh &&
chmod +x ./install.sh &&
sed -i -e 's/read[[:space:]]*-r[[:space:]]*opt/opt=n/g' ./install.sh &&
./install.sh &&
git clone https://github.com/zsh-users/zsh-syntax-highlighting.git ${ZSH_CUSTOM:-~/.oh-my-zsh/custom}/plugins/zsh-syntax-highlighting &&
git clone https://github.com/zsh-users/zsh-autosuggestions ${ZSH_CUSTOM:-~/.oh-my-zsh/custom}/plugins/zsh-autosuggestions

COPY ./.zshrc ./

# expose some ports
EXPOSE 20 21 22 80 443 23946 10001 10002 10003 10004 10005

CMD ["/bin/update.sh"]

内置了自使用的tmux配置文件和gdb-gef/gdb-pwndbg启动脚本以及最新的pwncli库。完整文件位于GitHub – RoderickChan/docker_pwn_env: Debug pwn using docker image（https://github.com/RoderickChan/docker_pwn_env），可根据需求更改和自定义配置文件。

使用docker调试和部署pwn题

如果是debian系统，只需要安装一些基础的包即可：

#!/bin/bash

set -ex

apt update && apt install -y tmux gdb gdbserver wget rpm file binutils socat python3 python3-pip procps

# 修改tmux配置
cat > ~/.tmux.conf << "EOF"
set -g prefix C-a #
unbind C-b # C-b即Ctrl+b键，unbind意味着解除绑定
bind C-a send-prefix # 绑定Ctrl+a为新的指令前缀

# 从tmux v1.6版起，支持设置第二个指令前缀
set-option -g prefix2 ` # 设置一个不常用的`键作为指令前缀，按键更快些
#set-option -g mouse on # 开启鼠标支持
# 修改分屏快捷键
unbind '"'
bind - splitw -v -c '#{pane_current_path}' # 垂直方向新增面板，默认进入当前目录
unbind %
bind | splitw -h -c '#{pane_current_path}' # 水平方向新增面板，默认进入当前目录

# 设置面板大小调整快捷键
bind j resize-pane -D 10
bind k resize-pane -U 10
bind h resize-pane -L 10
bind l resize-pane -R 10
EOF

# 安装pwntools和pwncli
pip3 install pwntools pwncli
bash -c "$(wget https://gef.blah.cat/sh -O -)"

这里选用gef插件，因为gef插件的依赖少，安装速度快，功能比peda强大。

如果是fedora系统，安装软件包列表如下：

#!/bin/bash

dnf install -y tmux gdb gdb-gdbserver wget which file binutils socat python3 python3-pip procps

cat > ~/.tmux.conf << "EOF"
set -g prefix C-a #
unbind C-b # C-b即Ctrl+b键，unbind意味着解除绑定
bind C-a send-prefix # 绑定Ctrl+a为新的指令前缀

# 从tmux v1.6版起，支持设置第二个指令前缀
set-option -g prefix2 ` # 设置一个不常用的`键作为指令前缀，按键更快些
#set-option -g mouse on # 开启鼠标支持
# 修改分屏快捷键
unbind '"'
bind - splitw -v -c '#{pane_current_path}' # 垂直方向新增面板，默认进入当前目录
unbind %
bind | splitw -h -c '#{pane_current_path}' # 水平方向新增面板，默认进入当前目录

# 设置面板大小调整快捷键
bind j resize-pane -D 10
bind k resize-pane -U 10
bind h resize-pane -L 10
bind l resize-pane -R 10
EOF

pip3 install pwntools pwncli
bash -c "$(wget https://gef.blah.cat/sh -O -)"

和上面基本是一样的，不过有些包的名字不一样。

使用示例如下，使用最新的版本，普通用户的用户名为ctf（我的主力机器为Ubuntu 20.04，但是该题目运行环境需要Ubuntu 22.04）：

使用docker调试和部署pwn题

这是另一个示例，使用之前的版本，普通用户名为roderick：

使用docker调试和部署pwn题

二

出题模板

出题模板可以参考GitHub – RoderickChan/deploy_pwn_template: Templates for deploying pwn challenge in ctf（https://github.com/RoderickChan/deploy_pwn_template）

使用docker调试和部署pwn题

这里列出了11中出题模板文件，只需要按照不同的模板文件把二进制文件替换一下，设置flag等操作即可。

不同的模板各有优缺点。大部分的模板都支持从环境变量中动态获取flag和设置sha256的proof of work。

◆如果想要编译后体积小的镜像，优先采用alpine系列模板，不过要结合patchelf来部署glibc的题。

◆如果想限制系统调用，可以使用kctf+nsjail或者red.pwn.jail。

◆如果想限制运行目录，可以采用ubuntu+xinetd+chroot。

◆……

总有一款适合你。

以ubuntu+xinetd+chroot为例，把题目源码放置在src目录下，修改编译文件和Dockerfile中的编译环境。

如果需要动态flag，就把docker-compose.yaml的FLAG环境变量设置为真正的flag，如果不需要，删除FLAG环境变量即可。

如果需要pow，就把docker-compose.yaml的ENABLE_POW环境变量设置为1，否则设置为0或者删除均可。

如下图，使用pow时会验证sha256，可有效地避免爆破。

使用docker调试和部署pwn题

三

使用技巧

这里给出一些我使用docker的调试技巧。

1.使用docker commit将容器保存为镜像。

2.使用docker save/load保存和传输体积较小的镜像。

3.使用docker cp xxx:/lib/libc.so.6 .拷贝环境使用的libc.so.6。

4.运行容器的时候至少映射一个端口，以备不时之需，比如我喜欢映射23946端口，以使用IDA进行调试。

5.有些调试环境只需要安装一个gdbserver即可，然后启动容器的时候映射一下端口，在宿主机上使用gdb file -ex 'target remote 127.0.0.1:port'挂上去调试。这样既可以保证环境和远程一样，又能够使用本地的编辑器、文件，还不需要为镜像安装太多的软件包。

6.碰到需要输入特殊字符的场景，可以把所有给程序的输入保存到一个文件里面，然后使用gdb ./pwn < input启动，这个时候最好关闭aslr，避免地址空间不一样。

7.有时候忘记了映射端口，可以参考docker修改、增加和删除已创建容器映射端口 – orcl – 博客园 (https://www.cnblogs.com/orcl-2018/p/15450219.html)，按步骤进行就好。

8.有时候忘记了映射目录，可以自己写一个python脚本，检查相关文件是否改动，如果改动，就执行docker cp命令拷贝。

9.使用有名管道等通信文件和tmux，甚至可以把容器和本地调试环境无缝衔接。具体的做法就是：容器和宿主机映射同一个有名管道文件；容器内使用gdbserver :1234 ./pwn < pipe启动；宿主机gdb远程链接，然后往管道文件写内容进行交互。如果同时想用脚本去调试，可以将第二步改为：./pwn > pipe1 < pipe2，然后宿主机读pipe1获取输出，写pipe2给程序输入。