Double Free

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基本信息

如果你多次释放一块内存,它可能会破坏分配器的数据并打开攻击的门。事情是这样的:当你释放一块内存时,它会返回到一个空闲块的列表中(例如“快速 bin”)。如果你连续两次释放同一块内存,分配器会检测到这一点并抛出错误。但如果你在两次释放之间释放了另一块内存,双重释放检查就会被绕过,导致数据损坏。

现在,当你请求新的内存(使用 malloc)时,分配器可能会给你一个已经被释放两次的块。这可能导致两个不同的指针指向同一内存位置。如果攻击者控制了其中一个指针,他们可以更改该内存的内容,这可能导致安全问题,甚至允许他们执行代码。

示例:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
// Allocate memory for three chunks
char *a = (char *)malloc(10);
char *b = (char *)malloc(10);
char *c = (char *)malloc(10);
char *d = (char *)malloc(10);
char *e = (char *)malloc(10);
char *f = (char *)malloc(10);
char *g = (char *)malloc(10);
char *h = (char *)malloc(10);
char *i = (char *)malloc(10);

// Print initial memory addresses
printf("Initial allocations:\n");
printf("a: %p\n", (void *)a);
printf("b: %p\n", (void *)b);
printf("c: %p\n", (void *)c);
printf("d: %p\n", (void *)d);
printf("e: %p\n", (void *)e);
printf("f: %p\n", (void *)f);
printf("g: %p\n", (void *)g);
printf("h: %p\n", (void *)h);
printf("i: %p\n", (void *)i);

// Fill tcache
free(a);
free(b);
free(c);
free(d);
free(e);
free(f);
free(g);

// Introduce double-free vulnerability in fast bin
free(h);
free(i);
free(h);


// Reallocate memory and print the addresses
char *a1 = (char *)malloc(10);
char *b1 = (char *)malloc(10);
char *c1 = (char *)malloc(10);
char *d1 = (char *)malloc(10);
char *e1 = (char *)malloc(10);
char *f1 = (char *)malloc(10);
char *g1 = (char *)malloc(10);
char *h1 = (char *)malloc(10);
char *i1 = (char *)malloc(10);
char *i2 = (char *)malloc(10);

// Print initial memory addresses
printf("After reallocations:\n");
printf("a1: %p\n", (void *)a1);
printf("b1: %p\n", (void *)b1);
printf("c1: %p\n", (void *)c1);
printf("d1: %p\n", (void *)d1);
printf("e1: %p\n", (void *)e1);
printf("f1: %p\n", (void *)f1);
printf("g1: %p\n", (void *)g1);
printf("h1: %p\n", (void *)h1);
printf("i1: %p\n", (void *)i1);
printf("i2: %p\n", (void *)i2);

return 0;
}

在这个例子中,填充 tcache 以包含多个已释放的块(7)后,代码 释放块 h,然后释放块 i,再释放 h,导致双重释放(也称为 Fast Bin dup)。这打开了在重新分配时接收重叠内存地址的可能性,这意味着两个或多个指针可以指向同一内存位置。通过一个指针操纵数据可以影响另一个,造成严重的安全风险和潜在的利用。

执行时,请注意 i1i2 得到了相同的地址

初始分配:
a: 0xaaab0f0c22a0
b: 0xaaab0f0c22c0
c: 0xaaab0f0c22e0
d: 0xaaab0f0c2300
e: 0xaaab0f0c2320
f: 0xaaab0f0c2340
g: 0xaaab0f0c2360
h: 0xaaab0f0c2380
i: 0xaaab0f0c23a0
重新分配后:
a1: 0xaaab0f0c2360
b1: 0xaaab0f0c2340
c1: 0xaaab0f0c2320
d1: 0xaaab0f0c2300
e1: 0xaaab0f0c22e0
f1: 0xaaab0f0c22c0
g1: 0xaaab0f0c22a0
h1: 0xaaab0f0c2380
i1: 0xaaab0f0c23a0
i2: 0xaaab0f0c23a0

示例

  • 我们只能分配 Fast-Bin 大小的块,除了大小为 0x70,这阻止了通常的 __malloc_hook 覆盖。

  • 相反,我们使用以 0x56 开头的 PIE 地址作为 Fast Bin dup 的目标(1/2 概率)。

  • PIE 地址存储的一个地方是在 main_arena 中,它位于 Glibc 内部,并靠近 __malloc_hook

  • 我们针对 main_arena 的特定偏移量来分配一个块,并继续分配块,直到到达 __malloc_hook 以获取代码执行。

  • 使用 Tcache bins 和一个 null-byte 溢出,我们可以实现双重释放情况:

  • 我们分配三个大小为 0x110 的块(ABC

  • 我们释放 B

  • 我们释放 A 并重新分配以使用 null-byte 溢出

  • 现在 B 的大小字段为 0x100,而不是 0x111,所以我们可以再次释放它

  • 我们有一个大小为 0x110 的 Tcache-bin 和一个大小为 0x100 的 Tcache-bin,它们指向相同的地址。因此我们有一个双重释放。

  • 我们利用双重释放使用 Tcache poisoning

参考

学习和实践 AWS 黑客技术:HackTricks Training AWS Red Team Expert (ARTE) 学习和实践 GCP 黑客技术:HackTricks Training GCP Red Team Expert (GRTE)

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