Off by one overflow

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Informações Básicas

Ter apenas acesso a um estouro de 1 byte permite a um atacante modificar o campo size do próximo chunk. Isso permite manipular quais chunks são realmente liberados, potencialmente gerando um chunk que contém outro chunk legítimo. A exploração é semelhante a double free ou chunks sobrepostos.

Existem 2 tipos de vulnerabilidades de estouro por um byte:

• Byte arbitrário: Esse tipo permite sobrescrever esse byte com qualquer valor

• Byte nulo (off-by-null): Esse tipo permite sobrescrever esse byte apenas com 0x00

• Um exemplo comum dessa vulnerabilidade pode ser visto no código a seguir, onde o comportamento de strlen e strcpy é inconsistente, o que permite definir um byte 0x00 no início do próximo chunk.

• Isso pode ser explorado com o House of Einherjar.

• Se estiver usando Tcache, isso pode ser aproveitado para uma situação de double free.

Off-by-null

```c // From https://ctf-wiki.mahaloz.re/pwn/linux/glibc-heap/off_by_one/ int main(void) { char buffer[40]=""; void *chunk1; chunk1 = malloc(24); puts("Get Input"); gets(buffer); if(strlen(buffer)==24) { strcpy(chunk1,buffer); } return 0; } ```

Entre outras verificações, agora sempre que um chunk é liberado, o tamanho anterior é comparado com o tamanho configurado nos metadados do chunk, tornando esse ataque bastante complexo a partir da versão 2.28.

Exemplo de código:

• https://github.com/DhavalKapil/heap-exploitation/blob/d778318b6a14edad18b20421f5a06fa1a6e6920e/assets/files/shrinking_free_chunks.c

• Este ataque não está mais funcionando devido ao uso de Tcaches.

• Além disso, se você tentar abusar dele usando chunks maiores (para que as tcaches não estejam envolvidas), você receberá o erro: malloc(): invalid next size (unsorted)

Objetivo

• Fazer um chunk estar contido dentro de outro chunk, de modo que o acesso de escrita sobre esse segundo chunk permita sobrescrever o contido

Requisitos

• Estouro de buffer por um para modificar as informações de metadados de tamanho

Ataque geral de off-by-one

• Aloque três chunks A, B e C (digamos tamanhos 0x20), e outro para evitar a consolidação com o chunk superior.

• Libere C (inserido na lista de liberação Tcache de 0x20).

• Use o chunk A para transbordar em B. Abusa do off-by-one para modificar o campo size de B de 0x21 para 0x41.

• Agora temos B contendo o chunk livre C

• Libere B e aloque um chunk de 0x40 (ele será colocado aqui novamente)

• Podemos modificar o ponteiro fd de C, que ainda está livre (envenenamento de Tcache)

Ataque off-by-null

• 3 chunks de memória (a, b, c) são reservados um após o outro. Em seguida, o do meio é liberado. O primeiro contém uma vulnerabilidade de estouro por um e o atacante a abusa com um 0x00 (se o byte anterior fosse 0x10, faria com que o chunk do meio indicasse que é 0x10 menor do que realmente é).

• Em seguida, 2 chunks menores são alocados no meio do chunk liberado (b), no entanto, como b + b->size nunca atualiza o chunk c porque o endereço apontado é menor do que deveria.

• Em seguida, b1 e c são liberados. Como c - c->prev_size ainda aponta para b (agora b1), ambos são consolidados em um único chunk. No entanto, b2 ainda está dentro entre b1 e c.

• Finalmente, é feito um novo malloc para recuperar esta área de memória que na verdade vai conter b2, permitindo ao proprietário do novo malloc controlar o conteúdo de b2.

Esta imagem explica perfeitamente o ataque:

https://heap-exploitation.dhavalkapil.com/attacks/shrinking_free_chunks

Outros Exemplos e Referências

• https://heap-exploitation.dhavalkapil.com/attacks/shrinking_free_chunks

• Bon-nie-appetit. HTB Cyber Apocalypse CTF 2022

• Off-by-one devido ao strlen considerando o campo size do próximo chunk.

• Tcache está sendo usado, então ataques gerais de off-by-one funcionam para obter um primitivo de escrita arbitrário com envenenamento de Tcache.

• Asis CTF 2016 b00ks

• É possível abusar de um off-by-one para vazar um endereço do heap porque o byte 0x00 do final de uma string está sendo sobrescrito pelo próximo campo.

• A escrita arbitrária é obtida abusando do off-by-one para fazer o ponteiro apontar para outro lugar onde uma estrutura falsa com ponteiros falsos será construída. Em seguida, é possível seguir o ponteiro desta estrutura para obter uma escrita arbitrária.

• O endereço do libc é vazado porque se o heap for estendido usando mmap, a memória alocada por mmap tem um deslocamento fixo do libc.

• Finalmente, a escrita arbitrária é abusada para escrever no endereço de __free_hook com um one gadget.

• plaidctf 2015 plaiddb

• Existe uma vulnerabilidade de off-by-one NULL na função getline que lê linhas de entrada do usuário. Esta função é usada para ler a "chave" do conteúdo e não o conteúdo.

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