Lze mprotect() použít ke změně oprávnění .rodata?

• V kontextu běžícího procesu neexistují sekce, pouze segmenty.
• mprotect lze použít ke změně oprávnění stránek text segment je mapován na. Zde je návod, jak toho dosáhnout:Psaní samo-mutujícího x86_64 C programu
• z poznámek k mprotect manuálová stránka:

  V Linuxu je vždy přípustné volat mprotect() na jakékoli adrese v adresovém prostoru procesu (kromě oblasti jádra vsyscall). Zejména jej lze použít ke změně existujících mapování kódu tak, aby bylo možné zapisovat .

Informace o sekci jsou uloženy v tabulce záhlaví sekce. Tabulka záhlaví sekcí je pole záhlaví sekcí. Tabulka záhlaví sekcí není mapována na žádný segment a není analyzována zavaděčem programu. Zavaděč používá informace o segmentech pouze při mapování programu do virtuální paměti.

Segmenty – nikoli sekce – mají oprávnění a jsou uložena v záhlaví programu segmentu v p_flags pole. Záhlaví programů se nachází v tabulce záhlaví binárních programů.

To vše je zdokumentováno v kapitolách 4 a 5 v System V ABI (generic).

Ve výstupu níže vidíme oprávnění spojená s každým segmentem pod flags sloupec:

$ readelf -l /bin/ls

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x404890
There are 9 program headers, starting at offset 64

Program Headers:
  Type           Offset             VirtAddr           PhysAddr
                 FileSiz            MemSiz              Flags  Align
  PHDR           0x0000000000000040 0x0000000000400040 0x0000000000400040
                 0x00000000000001f8 0x00000000000001f8  R E    8
  INTERP         0x0000000000000238 0x0000000000400238 0x0000000000400238
                 0x000000000000001c 0x000000000000001c  R      1
      [Requesting program interpreter: /lib64/ld-linux-x86-64.so.2]
  LOAD           0x0000000000000000 0x0000000000400000 0x0000000000400000
                 0x0000000000019d44 0x0000000000019d44  R E    200000
  LOAD           0x0000000000019df0 0x0000000000619df0 0x0000000000619df0
                 0x0000000000000804 0x0000000000001570  RW     200000
  DYNAMIC        0x0000000000019e08 0x0000000000619e08 0x0000000000619e08
                 0x00000000000001f0 0x00000000000001f0  RW     8
  NOTE           0x0000000000000254 0x0000000000400254 0x0000000000400254
                 0x0000000000000044 0x0000000000000044  R      4
  GNU_EH_FRAME   0x000000000001701c 0x000000000041701c 0x000000000041701c
                 0x000000000000072c 0x000000000000072c  R      4
  GNU_STACK      0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000
                 0x0000000000000000 0x0000000000000000  RW     10
  GNU_RELRO      0x0000000000019df0 0x0000000000619df0 0x0000000000619df0
                 0x0000000000000210 0x0000000000000210  R      1

 Section to Segment mapping:
  Segment Sections...
   00     
   01     .interp 
   02     .interp .note.ABI-tag .note.gnu.build-id .gnu.hash .dynsym .dynstr .gnu.version .gnu.version_r .rela.dyn .rela.plt .init .plt .text .fini .rodata .eh_frame_hdr .eh_frame 
   03     .init_array .fini_array .jcr .dynamic .got .got.plt .data .bss 
   04     .dynamic 
   05     .note.ABI-tag .note.gnu.build-id 
   06     .eh_frame_hdr 
   07     
   08     .init_array .fini_array .jcr .dynamic .got

.rodata sekce v souborech ELF obsahuje části textového segmentu, které nejsou určeny ke změně.

To není pravda. Celý text segment je Read/Execute.

Ve výchozím nastavení jsou všechny stránky z této části pouze pro čtení a jakýkoli pokus o úpravu spustí obecnou chybu ochrany.

To není pravda. Segmenty, nikoli sekce, jsou mapovány na stránky (proto Align hodnoty) a mají oprávnění (proto Flags hodnoty).

Více informací naleznete zde:

• http://duartes.org/gustavo/blog/post/how-the-kernel-manages-your-memory/
• https://lwn.net/Articles/631631/
• http://nairobi-embedded.org/040_elf_sec_seg_vma_mappings.html#section-segment-vma-mappings

Z návodu:

V Linuxu je vždy přípustné volat mprotect() na jakékoli adrese v adresovém prostoru procesu (kromě oblasti jádra vsyscall). Zejména jej lze použít ke změně existujících mapování kódu na přepisovatelné.

Zde je ukázkový program k předvedení.

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>

#define PAGE_SIZE 4096

const unsigned char rodata[3*PAGE_SIZE] = {1,2,3};

int main(void)
{
    printf("rodata = %p\n", rodata);
    uintptr_t page_base = ((uintptr_t)rodata / PAGE_SIZE + 1) * PAGE_SIZE;
    unsigned char *p = (unsigned char *)rodata + PAGE_SIZE;
    //*p = '!'; // this would cause a segfault
    puts("Before mprotect:");
    system("cat /proc/$PPID/maps");
    if (mprotect((void*)page_base, 1, PROT_READ | PROT_WRITE) < 0) {
        perror("mprotect");
        return 1;
    }
    puts("After mprotect:");
    system("cat /proc/$PPID/maps");
    *p = '!';
    return 0;
}

Všechna data, která na stránku zapíšete, samozřejmě zůstanou v paměti. Linux vidí, že proces zapisuje na stránku, která je aktuálně mapována jen pro čtení, a vytvoří kopii. V době zápisu to jádro nerozlišuje od kopírování při zápisu po rozvětvení procesu. Můžete to pozorovat rozvětvením, zápisem v jednom procesu a čtením v druhém:druhý proces neuvidí zápis, protože se jedná o zápis do paměti procesu zápisu, nikoli do paměti procesu čtení.

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>

#define PAGE_SIZE 4096

const unsigned char rodata[3*PAGE_SIZE] = {0};

void writer(char *p)
{
    if (mprotect(p, 1, PROT_READ | PROT_WRITE) < 0) {
        perror("mprotect");
        return 1;
    }
    puts("After mprotect:");
    system("cat /proc/$PPID/maps");
    *p = 1;
    printf("wrote %d\n", *p);
}

void reader(char *p)
{
    printf("read %d\n", *p);
}

int main(void)
{
    printf("rodata = %p\n", rodata);
    uintptr_t page_base = (((uintptr_t)rodata / PAGE_SIZE + 1) * PAGE_SIZE);
    volatile char *p = (volatile char *)page_base;
    //*p = '!'; // this would cause a segfault
    puts("Before mprotect:");
    system("cat /proc/$PPID/maps");
    if (fork() == 0) {
        writer(p);
    } else {
        sleep(1);
        reader(p);
    }
    return 0;
}

Mám podezření, že existují zpevňující záplaty, které brání procesu ve změně jeho vlastní mapování paměti, ale já žádnou nabídnout nemám.