如何在Linux上的Python中调用内联机器代码？

问题描述

| 我正在尝试从Linux上的纯Python代码调用内联的机器代码。为此，我将代码嵌入到字节文本中

code = b\"\\x55\\x89\\xe5\\x5d\\xc3\"

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ѭ2来调用代码。这是我的完整代码：

#!/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\"\\x55\\x89\\xe5\\x5d\\xc3\"

# 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()

该代码段出现在最后一行。 为什么会出现段错误？

mprotect()

呼叫表示成功，因此应允许我执行页面中的代码。 有没有办法修复代码？我真的可以在当前过程中用纯Python调用机器代码吗？ （进一步说明：我并不是在真正地尝试实现目标-我是在试图理解事情的运作方式。我还试图在

mprotect()

调用中使用

2*pagesize

代替

pagesize

，以排除我的5字节的代码落在页面边界上-仍然应该是不可能的。我使用Python 3.1.3进行测试。我的机器是32位i386盒。我知道一种可能的解决方案是从纯文本创建ELF共享对象Python代码并通过

ctypes

加载它，但这不是我正在寻找的答案:) 编辑：以下C版本的代码工作正常：

#include <sys/mman.h>

char code[] = \"\\x55\\x89\\xe5\\x5d\\xc3\";
const int pagesize = 0x1000;

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

编辑2：我在代码中发现错误。线

addr = addressof(c_char_p(code))

首先创建一个指向

bytes

实例

code

开头的ctypes

char*

。应用于此指针的“ 15”不返回该指针指向的地址，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)

对于更简单的解决方案的提示将不胜感激:) 修复此行，即可完成上面的代码“工作”（意味着它没有执行任何操作，而不是段隔离...）。     

解决方法

我对此进行了快速调试，结果发现指向

code

的指针是 没有正确构造，并且内部ctype出现故障 将函数指针传递到

ffi_call()

之前，它会调用 码。 这是

ffi_call_unix64()

中的行（我是64位），其中保存了函数指针

%r11

：

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

当我执行您的代码时，以下是before20ѭ中加载的值 它尝试调用：

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

这是构造指针并调用函数的修复程序：

raw = b\"\\x55\\x89\\xe5\\x5d\\xc3\"
code = create_string_buffer(raw)
addr = addressof(code)

现在，当我运行它时，我会在该地址看到正确的字节，并且该函数 执行良好：

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

    ,您可能必须刷新指令缓存。 尚不清楚（无论如何，对我而言）mprotect（）是否自动执行此操作。 [更新] 当然，如果我阅读了cacheflush（）文档，就会发现它仅适用于MIPS（根据手册页）。 假设这是x86，则可能必须调用WBINVD（或CLFLUSH）指令。 通常，自修改代码需要刷新i缓存，但据我所知，没有远程可移植的方式可以这样做。     ,我建议您尝试首先使代码在C中工作，然后翻译为

ctypes

。如果您只想能够从Python执行程序集，也可以使用CorePy之类的工具。