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逆向安全系列:Use After Free漏洞浅析

来源:本站整理 作者:佚名 时间:2017-01-10 TAG: 我要投稿

一、前言
想着接下来要写一个use after free的小总结,刚好碰巧最近的湖湘杯2016的一题----game利用use after free可以解出来。这题是自己第一次在比较正式的比赛中做出pwn题,做这题的时间花了不少,效率不高,但自己还是蛮开心的,后面回头做hctf2016的fheap这题,也可以用uaf解出来,game这题题目的复杂度稍微高一点,描述起来有点难,下面主要是用hctf的这道题来给大家讲述原理。对于uaf漏洞,搜了下,uaf漏洞在浏览器中存在很多,有兴趣的同学可以自己去查查。
二、uaf原理
uaf漏洞产生的主要原因是释放了一个堆块后,并没有将该指针置为NULL,这样导致该指针处于悬空的状态,同样被释放的内存如果被恶意构造数据,就有可能会被利用。先上一段代码给大家一个直观印象再具体解释。
#include
#include
typedef void (*func_ptr)(char *);
void evil_fuc(char command[])
{
system(command);
}
void echo(char content[])
{
printf("%s",content);
}
int main()
{
func_ptr *p1=(int*)malloc(4*sizeof(int));
printf("malloc addr: %p\n",p1);
p1[3]=echo;
p1[3]("hello world\n");
free(p1); //在这里free了p1,但并未将p1置空,导致后续可以再使用p1指针
p1[3]("hello again\n"); //p1指针未被置空,虽然free了,但仍可使用.
func_ptr *p2=(int*)malloc(4*sizeof(int));//malloc在free一块内存后,再次申请同样大小的指针会把刚刚释放的内存分配出来.
printf("malloc addr: %p\n",p2);
printf("malloc addr: %p\n",p1);//p2与p1指针指向的内存为同一地址
p2[3]=evil_fuc; //在这里将p1指针里面保存的echo函数指针覆盖成为了evil_func指针.
p1[3]("whoami");
return 0;
}
这段代码在32位系统下执行。通过这段代码可以大概将uaf的利用过程小结为以下过程:
1、申请一段空间,并将其释放,释放后并不将指针置为空,因此这个指针仍然可以使用,把这个指针简称为p1。
2、申请空间p2,由于malloc分配的过程使得p2指向的空间为刚刚释放的p1指针的空间,构造恶意的数据将这段内存空间布局好,即覆盖了p1中的数据。
3、利用p1,一般多有一个函数指针,由于之前已使用p2将p1中的数据给覆盖了,所以此时的数据既是我们可控制的,即可能存在劫持函数流的情况。
三、hctf2016--fheap
 uaf原理还比较简单,下面就是具体的实践了,这个漏洞复杂一些的话就和double free这些其他的堆的常见利用方法合起来一起出题,具体的可以看bctf2015的freenote。不过fheap这题用uaf直接就解决了。还有就是湖湘杯2016的game题,和fheap基本上是一样的,这题大家跟出来了的话可以去做下game试下。先介绍fheap的功能。
A、程序功能

程序提供的功能比较简单,总共两个功能:
1、create string

输入create 后,接着输入size,后输入具体的字符串。相关的数据结构则是:先申请0x20字节的堆块存储结构,如果输入的字符串长度大于0xf,则另外申请对应长度的空间存储字符串,否则直接存储在之前申请的0x20字节的前16字节处,在最后,会将相关free函数的地址存储在堆存储结构的后八字节处。相关示意图描绘如下:

2、delete string
调用存储在结构体里的free_func这个指针来释放堆,由于在释放以后没有将指针置空,出现了释放后仍可利用的现象,即uaf。

B、查看防护机制
首先查看开启的安全机制

可以看到开启了PIE,在解题的过程中还需要绕过PIE,PIE是指代码段的地址也会随机化,不过低两位的字节是固定的,利用这一点我们可以来泄露出程序的地址。
C、利用思路
总思路:首先是利用uaf,利用堆块之间申请与释放的步骤,形成对free_func指针的覆盖。从而达到劫持程序流的目的。具体来说,先申请的是三个字符创小于0xf的堆块,并将其释放。此时fastbin中空堆块的单链表结构如下左图,紧接着再申请一个字符串长度为0x20的字符串,此时,申请出来的堆中的数据会如下右图,此时后面申请出来的堆块与之前申请出来的1号堆块为同一内存空间,这时候输入的数据就能覆盖到1号堆块中的free_func指针,指向我们需要执行的函数,随后再调用1号堆块的free_func函数,即实现了劫持函数流的目的。

1、绕过PIE,在能劫持函数流之后,首先是泄露出程序的地址以绕过PIE,具体的方法是将free_func指针的最低位覆盖成"\x2d",变成去执行fputs函数,最后变成去打印出free_func的地址,从而得到程序的基地址等。

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