关于double free的一点点思考

本文解释了Double Free错误的概念及其产生的原因,并提供了预防措施。重点介绍了如何正确使用free函数来避免内存泄漏,包括在释放内存后将指针设置为NULL的重要性。

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    double free就是程序分配一块内存之后,经过使用将这块内存释放,但并没有将指向这块内存的所有指针抹零或回收,并在其他部分再次将指向同一块内存单元的指针交给内存分配器去进行释放操作。

    经常看到类似 if (p) free(p); 的写法,目的是为了防止double free, 但是防止double free的关键不是在释放内存前判断指针是不是为空。

    请看以下代码:

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

int main()
{
	char *str;

	str = (char *)malloc(100);

	free(str);

	if (str)
	{
		free(str);
	}

	return 0;
}


    这段代码在第二次释放内存前进行了判断,但是运行中还是会出现double free。原因在于free()函数只会回收指针所指的内存空间,但是在回收后不会把str置为NULL,所以在这里用if判断并没有意义。

    那么要怎么样才能防止double free呢?查看free()函数说明:



free(释放原先配置的内存)

相关函数

malloc,calloc,realloc,brk

表头文件

#include<stdlib.h>

定义函数

void free(void *ptr);

函数说明

参数ptr为指向先前由malloc()、calloc()或realloc()所返回的内存指针。调用free()后ptr所指的内存空间便会被收回。假若参数ptr所指的内存空间已被收回或是未知的内存地址,则调用free()可能会有无法预期的情况发生。若参数ptr为NULL,则free()不会有任何作用。

    注意这句:若参数ptr为NULL,则free()不会有任何作用。这样就简单了,只要每次在free()后把指针置为NULL就可以了。

    在函数中释放内存的话,切忌以下写法:

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

void clear(char *str)
{
	free(str);
	str = NULL;
}

int main()
{
	char *str;

	str = (char *)malloc(100);

	clear(str);

	return 0;
}


 

   

<think>好的,我现在需要回答用户关于PWN中double free漏洞的利用方法和防御措施的问题。首先,我需要回忆一下double free的基本概念。Double free指的是在程序中多次释放同一块内存,这可能导致内存管理数据结构的破坏,进而被攻击者利用。 根据引用[1]中提到,常规题目中主函数可能存在触发shell的条件,但free函数对UAF(Use After Free)和double free(df)有防御措施,无法直接突破。然而,edit函数存在漏洞,允许控制写入字节,导致overlapping攻击。这说明即使有防御,如果其他函数存在漏洞,仍可能被利用。 接下来,引用[2]指出,double free原语几乎无懈可击,但UAF或溢出类漏洞需要精确修改结构体中的特定位置值。如果攻击者能控制写入的位置和内容,就能绕过防御,比如修改chunk的指针,构造任意地址读写。 然后,引用[3]关于堆风水的部分提到,堆排布是堆漏洞利用的关键,需要熟悉glibc的内存管理策略。破坏堆内存管理的数据结构如bin或chunk,可以导致任意内存读写或控制流劫持。防御方法包括Heap Canary、CFI、ASLR等。 现在,结合这些信息,我需要整理利用double free的步骤。首先,触发double free,连续释放同一chunk两次,这会使得bin链表出现循环。接着,通过堆排布,重新分配这些chunk,并利用edit函数修改fd或bk指针,指向伪造的chunk。然后,分配伪造的chunk,实现任意地址写,比如修改GOT表或函数指针,最后劫持控制流执行shellcode或ROP链。 防御措施方面,引用[2]和[3]提到,glibc的改进如tcache double free检测,在释放时会检查chunk是否已在链表中。此外,Heap Canary可以检测堆溢出,ASLR和DEP增加利用难度。代码审计和安全机制如CFI也能有效防御。 需要确保回答结构清晰,分点说明利用方法和防御措施,并引用提供的资料。同时,按照用户要求,生成相关问题,例如利用步骤、防御技术、绕过方法等。</think>### PWN中double free漏洞的利用与防御分析 #### 1. Double Free漏洞原理 double free指对同一块堆内存进行多次释放,破坏glibc内存管理结构(如tcache或fastbin的链表),导致内存布局可控。例如,连续释放chunk A两次后,其fd指针可能形成循环链表,后续分配时可构造重叠的chunk,最终实现任意地址读写或控制流劫持[^2][^3]。 #### 2. 利用方法及步骤 **典型利用流程**: 1. **触发double free**:通过程序逻辑连续释放同一chunk两次,例如: ```c free(ptr); free(ptr); // 触发double free ``` 2. **堆排布(Heap Feng Shui)**:通过分配特定大小的chunk,控制内存布局,使后续分配的chunk覆盖关键数据。 3. **修改链表指针**:利用存在漏洞的`edit`函数修改chunk的`fd`或`bk`指针,指向伪造的chunk(如GOT表、`__free_hook`等)[^1]。 4. **分配伪造chunk**:通过`malloc`获取指向目标地址的指针,实现任意地址写入,例如修改`__free_hook`为`system`地址。 5. **触发执行流劫持**:调用`free`或相关函数时,跳转至攻击者控制的代码(如ROP链或shellcode)[^4]。 **示例场景**: 若程序允许写入释放后的chunk,攻击者可构造如下payload: ```python # 假设chunk大小为0x20 add(0x20, "A") # chunk A free(0) free(0) # double free edit(0, p64(libc_base + 0x1eeb28)) # 修改fd指针指向__free_hook add(0x20, "B") # 分配chunk A add(0x20, "/bin/sh") # 分配chunk A的fd指向位置(即__free_hook) add(0x20, p64(system_addr)) # 将__free_hook覆盖为system free("/bin/sh") # 触发system("/bin/sh") ``` #### 3. 防御措施 1. **glibc防护机制**: - **tcache double free检测**:glibc 2.29+在释放时会检查chunk是否已在tcache链表中。 - **fastbin完整性校验**:分配时验证`fd`指针是否指向合法内存区域。 2. **堆内存保护技术**: - **Heap Canary**:检测堆溢出对管理结构的破坏。 - **Safe-Linking**(glibc 2.32+):对链表指针进行异或加密,增加伪造难度。 3. **系统级防护**: - **ASLR**:随机化地址空间,增加定位目标的难度。 - **DEP**:阻止攻击者执行堆栈中的shellcode[^3]。 4. **代码审计**: - 严格检查`free`前后指针置空情况,避免悬垂指针。 - 限制用户对chunk内容的写入范围和权限。 #### 4. 绕过防御的常见方法 - **利用其他漏洞组合**:若存在堆溢出或UAF,可覆盖`key`字段(tcache的double free检测标志)。 - **构造特定内存布局**:通过大量分配/释放操作,使伪造的chunk通过glibc的完整性检查。 - **劫持控制流的替代目标**:若`__free_hook`被保护,可转向修改`_IO_FILE`结构体或ROP链[^4]。
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