pwnable.kr之uaf

uaf

终于有时间写一下了，这个题目的答案百度了一下，貌似没有什么特别详细的解答，都是大神们的writeup,可能觉得太简单了，几句话就完事了，而我这种渣渣，只能从头学习，那里不会学哪里。新手可以一起学习一下，如果有兴趣一起学习pwn的可以留言，一起进步， 不扯了，开始正事！

 

uaf漏洞分析基础知识补充：

1

UAF：引用一段被释放的内存可导致程序崩溃，或处理非预期数值，或执行无干指令。使用被释放的内存可带来诸多不利后果，根据具体实例和缺陷发生时机，轻则导致程序合法数据被破坏，重则可执行任意指令。

2

UAF错误的原因：

(1)导致程序出错和发生异常的各种条件

(2)程序负责释放内存的指令发生混乱

其实简单来说就是因为分配的内存释放后，指针没有因为内存释放而变为NULL，而是继续指向已经释放的内存。攻击者可以利用这个指针对内存进行读写。（这个指针可以称为恶性迷途指针）

3

UAF漏洞的利用：

(1)先搞出来一个迷途指针

(2)精心构造数据填充被释放的内存区域

(3)再次使用该指针，让填充的数据使eip发生跳转。

4

在填充的阶段要考虑系统的内存分配机制,这里介绍一下SLUB

SLUB

对对象类型没有限制，两个对象只要大小差不多就可以重用同一块内存，而不在乎类型是否相同。样的话，同一个笼子既可以放鸡，又可以放鸭。也就是说我们释放掉sock对象A以后马上再创建对象B，只要A和B大小相同（不在乎B的类型），那么B就极有可能重用A的内存。SLAB差不多，只不过要求类型也要相同。

既然B可以为任意对象类型,那我们当然希望选择一个用起来顺手的对象类型。至少要符合以下2个条件：

用户可以控制该对象的大小

用户空间可以对该对象写入数据

如果碰巧这块问题内存新分配的数据是比如C++中的类，那这块内存堆对上可能散落着各种函数指针，只要用shellcode的地址覆盖其中一个函数指针，就能够达成执行任意指令。

 

5

malloc函数做了那些事情。

大于512字节的请求，是纯粹的最佳分配，通常取决于FIFO，就是最近使用过的。

小于64字节的请求，这是一个缓存分配器，保持一个快速的再生池块。

在这个两者之间的，对于大的和小的请求的组合，做的最好的是通过尝试，找到满足两个目标的最好的。

对于特别大的字节，大于128KB，如果支持的话，依赖于系统内存映射设备。

 

6

虚函数，一旦一个类有虚函数，编译器会为这个类建立一张vtable。子类继承父类vtable中所有项，当子类有同名函数时，修改vtable同名函数地址，改为指向子类的函数地址，子类有新的虚函数时，在vtable中添加。记住，私有函数无法继承，但如果私有函数是虚函数，vtable中会有相应的函数地址，所有子类可以通过手段得到父类的虚私有函数。

 

7

vptr每个对象都会有一个，而vptable是每个类有一个

vptr指向vtable

一个类中就算有多个虚函数，也只有一个vptr

做多重继承的时候，继承了多个父类，就会有多个vptr

 

8

虚函数表的结构：它是一个函数指针表，每一个表项都指向一个函数。任何一个包含至少一个虚函数的类都会有这样一张表。需要注意的是vtable只包含虚函数的指针，没有函数体。实现上是一个函数指针的数组。虚函数表既有继承性又有多态性。每个派生类的vtable继承了它各个基类的vtable，如果基类vtable中包含某一项，则其派生类的vtable中也将包含同样的一项，但是两项的值可能不同。如果派生类覆写(override)了该项对应的虚函数，则派生类vtable的该项指向覆写后的虚函数，没有覆写的话，则沿用基类的值。

每一个类只有唯一的一个vtable，不是每个对象都有一个vtable，恰恰是每个同一个类的对象都有一个指针，这个指针指向该类的vtable（当然，前提是这个类包含虚函数）。那么，每个对象只额外增加了一个指针的大小，一般说来是4字节。

在类对象的内存布局中，首先是该类的vtable指针，然后才是对象数据。

在通过对象指针调用一个虚函数时，编译器生成的代码将先获取对象类的vtable指针，然后调用vtable中对应的项。对于通过对象指针调用的情况，在编译期间无法确定指针指向的是基类对象还是派生类对象，或者是哪个派生类的对象。但是在运行期间执行到调用语句时，这一点已经确定，编译后的调用代码能够根据具体对象获取正确的vtable，调用正确的虚函数，从而实现多态性。

 

 

下面开始分析pwnable.kr中的uaf

 

 

第一个类Human中有虚函数，那么类Human具有一个vtable，这个vtable中记录了类中所有虚函数的函数指针,即包括give_shell和introduce两个函数的函数指针。在vtable后面是类的数据部分。

紧接着是两个类，这两个类继承了类Human。可以看到他们各自实现了introduce，根据前面基础部分说的，这两个类都会继承父类的vtable，vatble中introduce的函数指针被替换成了他们自己的函数地址。

紧接着看Main

程序流程是根据输入数字跳转到不同的地方执行

1 调用两个类的函数

2 分配data空间，注意用的时New，从文件名为argv[2]中读取长度为argv[1]的字符到data部分。

3 释放对象

 

这里如果是先执行3再执行2，那么把对象空间释放并且把指针置NULL却又去引用了，就触发了UAF漏洞。那么如何操纵被释放的空间呢？可以看到在case2中，是从文件名为argv[2]中读取长度为argv[1]的字符到data部分。利用前面所述UAF漏洞，data在分配空间的时候就分配到了case3中被释放的空间。如果我们能够把introduce函数的指针覆盖为give_shell的指针，那么就可以在接着执行1，调用shell了。

 

具体如何利用呢？

IDA分析一下：

可以看到，程序给每个对象分配了0x18即24个字节。

后面发现调用了Man的构造函数。

跟进去

跟到401284后发现giveshell的地址为0x40117a

在IDA中看一下

发现了Man的vtable

点进去看一下两个函数的地址：

give_shell

introduce:

感兴趣童鞋可以看一下，Human中的giveshell和Man中地址是一样的，而introduce是不一样的，原因前面说过了。

看一下这里的数据，同样是查看十六进制数据，x/a就可以看到函数名字。。。get !!!

这里也证实了IDA中的地址是对的。

在IDA中分析清楚程序流程后，看到在选择1的时候时调用Introduce函数的。

前面还有

所以v13基本可以猜出来是vptr,然后转换为指针，取其中的数据是vtable的第一个值，再加8 是第二个值，正好是introduce的函数指针，然后经过前面的调用，就是调用了Introduce函数了。

前面漏洞利用的思路是让调用introduce的时候，调用成getshell。

类在内存中的相对位置如下，那么如果让vtable减去8，那么再调用Introduce的时候，Introduce的函数指针就指向了原来的getshell。(可以理解类vtable向右平移了8个字节。。。)

如图：

蓝色箭头是原来的getshell函数，+8之后指向了红色的位置，调用introduce。如果让vtable指向get_shell那么就要让v13+8之后等于蓝色的位置,因此只要给vtable-8就可以了。

那么输入的数据如何覆盖呢？这又要考虑在new的时候，堆的结构以及如何分配的。

通过学习http://www.cnblogs.com/bizhu/archive/2012/09/25/2701691.html

发现这样一句话:

“在C++中，如果类中有虚函数，那么它就会有一个虚函数表的指针__vfptr，在类对象最开始的内存数据中。之后是类中的成员变量的内存数据。”

 

那么根据这句话所说，这个程序在case2中读取数据的填充到data空间的时候，开始的八字节就是vtable。之后是类的数据。

http://blog.csdn.net/zhangliang_218/article/details/5544802这篇博客中简单地谈到了。vtable指向的是虚表的开始指针。其实vtable是虚表的地址，虚表的第一项是第一个虚函数的指针。（要是错了，大神要指出来哦）

 

那么我们可以把vtable的地址减小8，那么程序在后面用rax+8调用introduce函数时候，不就调用成get_shell了吗！！！

利用过程：

401570-8=401568

flag:yay_f1ag_aft3r_pwning

这里需要注意下free的顺序是先free的m，后free的w，因此在分配内存的时候优先分配到后释放的w,因此需要先申请一次空间，将w分配出去，再开一次，就能分配到m了。