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Unsorted Bin Attack

Reading time: 8 minutes

Basic Information

Para más información sobre qué es un unsorted bin, consulta esta página:

Bins & Memory Allocations

Las listas no ordenadas pueden escribir la dirección en unsorted_chunks (av) en la dirección bk del chunk. Por lo tanto, si un atacante puede modificar la dirección del puntero bk en un chunk dentro del unsorted bin, podría escribir esa dirección en una dirección arbitraria, lo que podría ser útil para filtrar direcciones de Glibc o eludir alguna defensa.

Así que, básicamente, este ataque permite establecer un número grande en una dirección arbitraria. Este número grande es una dirección, que podría ser una dirección de heap o una dirección de Glibc. Un objetivo típico es global_max_fast para permitir crear bins de fast bin con tamaños más grandes (y pasar de un ataque de unsorted bin a un ataque de fast bin).

El código de guyinatuxedo lo explica muy bien, aunque si modificas los mallocs para asignar memoria lo suficientemente grande para no terminar en un Tcache, puedes ver que el error mencionado anteriormente aparece impidiendo esta técnica: malloc(): unsorted double linked list corrupted

Unsorted Bin Infoleak Attack

Este es en realidad un concepto muy básico. Los chunks en el unsorted bin van a tener punteros. El primer chunk en el unsorted bin tendrá en realidad los enlaces fd y bk apuntando a una parte de la arena principal (Glibc).
Por lo tanto, si puedes poner un chunk dentro de un unsorted bin y leerlo (uso después de liberar) o asignarlo de nuevo sin sobrescribir al menos 1 de los punteros para luego leerlo, puedes tener una fuga de información de Glibc.

Un ataque similar utilizado en este informe fue abusar de una estructura de 4 chunks (A, B, C y D - D es solo para prevenir la consolidación con el chunk superior) así que se utilizó un desbordamiento de byte nulo en B para hacer que C indicara que B no estaba en uso. Además, en B se modificó el dato prev_size para que el tamaño en lugar de ser el tamaño de B fuera A+B.
Luego, C fue desalojado y consolidado con A+B (pero B aún estaba en uso). Se asignó un nuevo chunk de tamaño A y luego se escribieron las direcciones de libc filtradas en B desde donde fueron filtradas.

References & Other examples

• https://ctf-wiki.mahaloz.re/pwn/linux/glibc-heap/unsorted_bin_attack/#hitcon-training-lab14-magic-heap
• El objetivo es sobrescribir una variable global con un valor mayor que 4869 para que sea posible obtener la bandera y PIE no está habilitado.
• Es posible generar chunks de tamaños arbitrarios y hay un desbordamiento de heap con el tamaño deseado.
• El ataque comienza creando 3 chunks: chunk0 para abusar del desbordamiento, chunk1 para ser desbordado y chunk2 para que el chunk superior no consolide los anteriores.
• Luego, chunk1 se libera y chunk0 se desborda para que el puntero bk de chunk1 apunte a: bk = magic - 0x10
• Luego, chunk3 se asigna con el mismo tamaño que chunk1, lo que activará el ataque de unsorted bin y modificará el valor de la variable global, haciendo posible obtener la bandera.
• https://guyinatuxedo.github.io/31-unsortedbin_attack/0ctf16_zerostorage/index.html
• La función de fusión es vulnerable porque si ambos índices pasados son el mismo, se reasignará sobre él y luego se liberará, pero devolviendo un puntero a esa región liberada que se puede usar.
• Por lo tanto, se crean 2 chunks: chunk0 que se fusionará consigo mismo y chunk1 para evitar consolidar con el chunk superior. Luego, se llama a la función de fusión con chunk0 dos veces, lo que causará un uso después de liberar.
• Luego, se llama a la función view con el índice 2 (que es el índice del chunk de uso después de liberar), lo que filtrará una dirección de libc.
• Como el binario tiene protecciones para solo malloc tamaños mayores que global_max_fast, por lo que no se usa fastbin, se va a usar un ataque de unsorted bin para sobrescribir la variable global global_max_fast.
• Luego, es posible llamar a la función de edición con el índice 2 (el puntero de uso después de liberar) y sobrescribir el puntero bk para que apunte a p64(global_max_fast-0x10). Luego, crear un nuevo chunk usará la dirección liberada previamente comprometida (0x20) que activará el ataque de unsorted bin sobrescribiendo el global_max_fast con un valor muy grande, permitiendo ahora crear chunks en fast bins.
• Ahora se realiza un ataque de fast bin:
• Primero, se descubre que es posible trabajar con fast chunks de tamaño 200 en la ubicación de __free_hook:

• gef➤  p &__free_hook
  

$1 = (void (**)(void *, const void *)) 0x7ff1e9e607a8 <__free_hook> gef➤ x/60gx 0x7ff1e9e607a8 - 0x59 0x7ff1e9e6074f: 0x0000000000000000 0x0000000000000200 0x7ff1e9e6075f: 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x7ff1e9e6076f <list_all_lock+15>: 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x7ff1e9e6077f <_IO_stdfile_2_lock+15>: 0x0000000000000000 0x0000000000000000

• Si logramos obtener un fast chunk de tamaño 0x200 en esta ubicación, será posible sobrescribir un puntero de función que se ejecutará.
• Para esto, se crea un nuevo chunk de tamaño 0xfc y se llama a la función de fusión con ese puntero dos veces, de esta manera obtenemos un puntero a un chunk liberado de tamaño 0xfc*2 = 0x1f8 en el fast bin.
• Luego, se llama a la función de edición en este chunk para modificar la dirección fd de este fast bin para que apunte a la función anterior __free_hook.
• Luego, se crea un chunk de tamaño 0x1f8 para recuperar del fast bin el chunk inútil anterior, por lo que se crea otro chunk de tamaño 0x1f8 para obtener un chunk de fast bin en el __free_hook que se sobrescribe con la dirección de la función system.
• Y finalmente, se libera un chunk que contiene la cadena /bin/sh\x00 llamando a la función de eliminación, activando la función __free_hook que apunta a system con /bin/sh\x00 como parámetro.
• CTF https://guyinatuxedo.github.io/33-custom_misc_heap/csaw19_traveller/index.html
• Otro ejemplo de abusar de un desbordamiento de 1B para consolidar chunks en el unsorted bin y obtener una fuga de información de libc y luego realizar un ataque de fast bin para sobrescribir malloc hook con una dirección de one gadget.
• Robot Factory. BlackHat MEA CTF 2022
• Solo podemos asignar chunks de tamaño mayor que 0x100.
• Sobrescribir global_max_fast usando un ataque de Unsorted Bin (funciona 1/16 veces debido a ASLR, porque necesitamos modificar 12 bits, pero debemos modificar 16 bits).
• Ataque de Fast Bin para modificar un arreglo global de chunks. Esto proporciona una primitiva de lectura/escritura arbitraria, que permite modificar el GOT y hacer que algunas funciones apunten a system.