如何在Linux上调用Python中的内联机器码？ [英] How can I call inlined machine code in Python on Linux?

问题描述

我正在尝试从Linux上的纯Python代码调用内联机器码。为此，我将代码嵌入到字节文字中

code = b"x55x89xe5x5dxc3"

，然后通过ctypes调用mprotect()以允许执行包含代码的页面。最后，我尝试使用ctypes调用代码。以下是我的完整代码：

#!/usr/bin/python3

from ctypes import *

# Initialise ctypes prototype for mprotect().
# According to the manpage:
#     int mprotect(const void *addr, size_t len, int prot);
libc = CDLL("libc.so.6")
mprotect = libc.mprotect
mprotect.restype = c_int
mprotect.argtypes = [c_void_p, c_size_t, c_int]

# PROT_xxxx constants
# Output of gcc -E -dM -x c /usr/include/sys/mman.h | grep PROT_
#     #define PROT_NONE 0x0
#     #define PROT_READ 0x1
#     #define PROT_WRITE 0x2
#     #define PROT_EXEC 0x4
#     #define PROT_GROWSDOWN 0x01000000
#     #define PROT_GROWSUP 0x02000000
PROT_NONE = 0x0
PROT_READ = 0x1
PROT_WRITE = 0x2
PROT_EXEC = 0x4

# Machine code of an empty C function, generated with gcc
# Disassembly:
#     55        push   %ebp
#     89 e5     mov    %esp,%ebp
#     5d        pop    %ebp
#     c3        ret
code = b"x55x89xe5x5dxc3"

# Get the address of the code
addr = addressof(c_char_p(code))

# Get the start of the page containing the code and set the permissions
pagesize = 0x1000
pagestart = addr & ~(pagesize - 1)
if mprotect(pagestart, pagesize, PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC):
    raise RuntimeError("Failed to set permissions using mprotect()")

# Generate ctypes function object from code
functype = CFUNCTYPE(None)
f = functype(addr)

# Call the function
print("Calling f()")
f()

此代码在最后一行出现分段错误。

1. 为什么会出现段错误？mprotect()调用表示成功，因此应该允许我执行页面中的代码。

2. 有没有办法修复代码？我真的可以在纯Python中和当前进程内部调用机器代码吗？

(一些进一步的评论：我并不是真的想实现一个目标--我只是想了解事物是如何工作的。我还尝试在mprotect()调用中使用2*pagesize而不是pagesize，以排除我的5个字节的代码落在页面边界上的情况--无论如何这应该是不可能的。我使用了Python3.1.3进行测试。我的机器是一台32位i386机顶盒。我知道一种可能的解决方案是从纯Python代码创建一个ELF共享对象，并通过ctypes加载它，但这不是我想要的答案：)

编辑：以下C版本的代码运行正常：

#include <sys/mman.h>

char code[] = "x55x89xe5x5dxc3";
const int pagesize = 0x1000;

int main()
{
    mprotect((int)code & ~(pagesize - 1), pagesize,
             PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC);
    ((void(*)())code)();
}

编辑2：我在代码中发现错误。行

addr = addressof(c_char_p(code))

首先创建指向bytes实例code开头的ctypechar*。addressof()应用于此指针不返回此指针所指向的地址，而是返回指针本身的地址。

我设法弄清楚实际获得代码开头地址的最简单方法是

addr = addressof(cast(c_char_p(code), POINTER(c_char)).contents)

建议使用更简单的解决方案将不胜感激：)

修复此行将使上面的代码"工作"(意味着它不执行任何操作，而不是执行分段错误...)。

推荐答案

我对此进行了快速调试，结果发现指向code的指针为 构造不正确，内部某个地方的ctype正在运行 在将函数指针传递给调用 代码。

以下是ffi_call_unix64()(我使用64位)中保存函数指针的行 进入%r11：

57   movq    %r8, %r11               /* Save a copy of the target fn.

当我执行您的代码时，下面是刚刚加载到%r11中的值 它尝试调用：

(gdb) x/5b $r11
0x7ffff7f186d0: -108    24      -122    0       0

以下是构造指针和调用函数的修复：

raw = b"x55x89xe5x5dxc3"
code = create_string_buffer(raw)
addr = addressof(code)

现在，当我运行它时，我在该地址看到了正确的字节，函数 执行正常：

(gdb) x/5b $r11
0x7ffff7f186d0: 0x55    0x89    0xe5    0x5d    0xc3

这篇关于如何在Linux上调用Python中的内联机器码？的文章就介绍到这了，希望我们推荐的答案对大家有所帮助，也希望大家多多支持IT屋！