Fastbin Attack 1

首先需要了解:

  1. fastbin大小(32位16-64Byte, 64位32-128Byte),fastbins中的chunk不改变它的prev_inuse标志,也就无法被合并
  2. 首块double free检查,当一个chunk被free进fastbin前,会看看链表的第一个chunk【main_arena直接指向的块】是不是该chunk,如果是,说明double free了就报错,而对于链表后面的块,并没有进行验证。

fastbin attack 是一类漏洞的利用方法,是指所有基于 fastbin 机制的漏洞利用方法。这类利用的前提是:

  • 存在堆溢出、use-after-free 等能控制 chunk 内容的漏洞
  • 漏洞发生于 fastbin 类型的 chunk 中

如果细分的话,可以做如下的分类:

  • Fastbin Double Free
  • House of Spirit
  • Alloc to Stack
  • Arbitrary Alloc

其中,前两种主要漏洞侧重于利用 free 函数释放真的 chunk 或伪造的 chunk,然后再次申请 chunk 进行攻击,后两种侧重于故意修改 fd 指针,直接利用 malloc 申请指定位置 chunk 进行攻击。

原理

fastbin attack 存在的原因在于 fastbin 是使用单链表来维护释放的堆块的,并且由 fastbin 管理的 chunk 即使被释放,其 next_chunk 的 prev_inuse 位也不会被清空。

Fastbin Attack

数据结构回顾

  • free chunk结构

Fastbin Attack

  • main arena预览

Fastbin Attack

  • allocated chunk结构

Fastbin Attack

Fastbin Double Free

fastbin 的 chunk 可以被多次释放,因此可以在 fastbin 链表中存在多次。这样导致的后果是多次分配可以从 fastbin 链表中取出同一个堆块,相当于多个指针指向同一个堆块,结合堆块的数据内容可以实现类似于类型混淆 (type confused) 的效果。Fastbin Double Free 能够成功利用主要有两部分的原因

  1. fastbin 的堆块被释放后 next_chunk 的 pre_inuse 位不会被清空
  2. fastbin 在执行 free 的时候仅验证了 main_arena 直接指向的块,即链表指针头部的块。对于链表后面的块,并没有进行验证。
typedef struct _chunk
{
    long long pre_size;
    long long size;
    long long fd;
    long long bk;
} CHUNK,*PCHUNK;

CHUNK bss_chunk;

int main(void)
{
    void *chunk1,*chunk2,*chunk3;
    void *chunk_a,*chunk_b;

    bss_chunk.size=0x21;
    chunk1=malloc(0x10);
    chunk2=malloc(0x10);

    free(chunk1);
    free(chunk2);
    free(chunk1);

    chunk_a=malloc(0x10);
    *(long long *)chunk_a=&bss_chunk;
    malloc(0x10);
    malloc(0x10);
    chunk_b=malloc(0x10);
    printf("%p",chunk_b);
    return 0;
}

构造 main_arena=>chunk1=>chun2=>chunk1 的链表。之后第一次调用 malloc 返回 chunk1 之后修改 chunk1 的 fd 指针指向 bss 段上的 bss_chunk,之后我们可以看到 fastbin 会把堆块分配到这里。

gcc fb_df.c -g -no-pie

输出的值为 0x601090,这个值位于 bss 段中正是我们之前设置的CHUNK bss_chunk
值得一提的是,我们在 main 函数的第一步就进行了bss_chunk.size=0x21;的操作,这是因为_int_malloc 会对欲分配位置的 size 域进行验证,如果其 size 与当前 fastbin 链表应有 size 不符就会抛出异常。

通过 fastbin double free 我们可以使用多个指针控制同一个堆块,这可以用于篡改一些堆块中的关键数据域或者是实现类似于类型混淆的效果。 如果更进一步修改 fd 指针,则能够实现任意地址分配堆块的效果 (首先要通过验证),这就相当于任意地址写任意值的效果。

参考

本文章首发在 网安wangan.com 网站上。

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