Rust Hacking - Scalar Type (Part 1)

最近遇到很多 Rust 的二进制程序，在分析中遇到了比较多的问题，所以本系列打算从基础开始，总结一些分析 Rust 二进制的基本步骤以及相关的技巧。

Scalar Type

首先我们看看在 Rust 中 Scalar Type 在编译之后会如何在内存中表示。我们新建一个示例项目：

cargo new --bin hello_scalar_data_type

打开 main.rs 写入如下代码：

fn main() {
    let my_hel = "hello";
    let my_wor = String::from("world");
    let my_num = 41;
    let my_float = 3.14;
    let my_char = 'A';
    println!("with str: {my_hel} {my_wor}, num: {my_num}, float: {my_float}, char: {my_char} ");
}

在这个例子中，我们测试了 Rust 中的基本 Scalar Type, 编译执行，可以得到预期结果：

with str: hello world, num: 41, float: 3.14, char: A

Analysis Scalar Type （IDA)

在 IDA Free 中加载编译后的二进制，待分析完成后，我们可以看到停在如下图所示位置：

与 C-like 语言不同，项目（hello_scalar_data_type) 的 main 函数地址作为参数传递给 Rust 的 Runtime 入口点 lang_start. 并且，查看 IDA 左侧的符号列表 可看到几乎所有符号（除了引用的外部库函数符号）都经过 mangling 处理。双击 hello_scalar_data_type 进入 user-main.

查看 aHellowithStrNu 处字符串字面量：

可以看到与 C-like 的字符串不同，Rust 中所有字符串字面量统一保存在 rodata 节中，字符串无 ‘\0’ 结尾。 整个字符串池会以 ’\0’ 结尾。 而字符串 “world“ 则是动态分配到内存中：

接下来的逻辑初始化相关变量，最后调用 print 输出到 stdout.

Debugging And Hacking （GDB）

接下来在 GDB 中验证上述分析过程，并尝试 hacking 相关内存。

接下来看看字符串池：

Hacking String Slice

尝试在此字符串字面量后接上 “Hacked“

成功写入了内存，但之后字符 ’H’ 输出了。首先，只有字符 ’H’ 输出是因为替换的原本字符是换行符。后续的字符串未输出是因为 Rust 中字符串字面量是通过 &str 类型使用的（胖指针）：

struct &str {
  char *ptr;
  size_t len;
}

在二进制文件中也可以验证这一点：

另外，从此处也可以得出， println! 中引用的字符串会由于 format specification 而分割成不同的部分：

看看这些不同的部分在何时进行处理的，在 len 地址处下内存访问断点， continue 程序，会断在如下逻辑处：

根据 rax 处指令看起来像是内存分配，首先搜索一下内存当前访问的字符串，仅有一处命中（二进制文件自身内存）：

单步步过此 call 之后，再次搜索，发现在 heap 上多了一处命中，即验证猜测，此处为字符串在 heap 上分配空间，待 format specification 被替换。

后续其他字符串部分也会同样在 heap 上分配，并填入相应的变量。所以，此处 Hacking 还需要更改 str slice 的 len 字段:

总结

• Rust 二进制程序编译后由于自带一个小的 Runtime, 编译后的二进制大小一般较大。
• 符号名经过 mangling 处理，增加了静态分析的难度。
• Scalar Type 的内存布局符合预期，值得注意的是，所有字符串字面量统一存储在 rodata 节中，只有整个字面量以 ’\0’ 结尾， 由于通过切片引用，所以各个字符串之间没有额外的分隔符。