软件安全实验——pre12（UAF漏洞预习）

1、名词解释：double free，UAF (Use After Free)，RELRO(Relocation Read Only)，Dangling pointer，Control Flow Guard

  Double Free其实就是一种在free时利用伪造chunk并且欺骗操作系统，达到修改内存的目的。
  Double Free其实就是同一个指针free两次。虽然一般把它叫做double free。其实只要是free一个指向堆内存的指针都有可能产生可以利用的漏洞
  double free的原理其实和堆溢出的原理差不多，都是通过unlink这个双向链表删除的宏来利用的。只是double free需要由自己来伪造整个chunk并且欺骗操作系统。

  UAF:应用程序调用free()释放内存时，如果内存块小于256kb，dlmalloc并不马上将内存块释放回内存，而是将内存块标记为空闲状态。这么做的原因有两个：一是内存块不一定能马上释放会内核（比如内存块不是位于堆顶端），二是供应用程序下次申请内存使用（这是主要原因）。当dlmalloc中空闲内存量达到一定值时dlmalloc才将空闲内存释放会内核。如果应用程序申请的内存大于256kb，dlmalloc调用mmap()向内核申请一块内存，返回返还给应用程序使用。如果应用程序释放的内存大于256kb，dlmalloc马上调用munmap()释放内存。dlmalloc不会缓存大于256kb的内存块，因为这样的内存块太大了，最好不要长期占用这么大的内存资源。
  简单讲就是第一次申请的内存空间在释放过后没有进行内存回收,导致下次申请内存的时候再次使用该内存块,使得以前的内存指针可以访问修改过的内存。

  RELRO(RELocation Read-Only，只读重定位)让加载器将重定位表中加载时解析的符号标记为只读，这减少了GOT覆写攻击的面积。RELRO可以分为Partial RELRO(部分RELRO)和Full RELRO(完整RELRO)。开启Partial RELRO的话GOT表是可写的；开启FULL RELRO的话GOT表是只读的。从Fedora 23开始所有软件包都已启用了Full RELRO。开启-Wl,-z,relro选项即可开启Partial RELRO；开启-Wl,-z,relro,-z,now选项即可开启Full RELRO。

  Dangling pointer:指针指向非法的内存地址，那么这个指针就是悬挂指针，也叫野指针。意为无法正常使用的指针。
  一个指针所指的内存被释放后，这个指针就被悬空了。访问悬空指针，结果随机。可能导致程序功能不正常，也可能导致程序崩溃。如果受到影响的是其它功能，问题通常很难定位。

  Control Flow Guard（CFG）是一种高度优化的平台安全功能，旨在解决内存损坏漏洞。通过严格限制应用程序可以执行代码的位置，使得利用缓冲区溢出等漏洞执行任意代码变得更加困难。CFG扩展了以前的漏洞利用缓解技术，如/ GS，DEP和ASLR。
  CFG的编译和运行时支持的有效组合实现了控制流完整性，这严格限制了间接调用指令可以执行的位置。
编译器执行以下操作：
为编译的代码添加轻量级安全检查。
标识应用程序中作为间接调用的有效目标的函数集。
Windows内核提供的运行时支持：
有效维护标识有效间接调用目标的状态。
实现验证间接调用目标是否有效的逻辑。

2、阅读下面这三篇文章：

UAF学习–原理及利用
https://www.cnblogs.com/alert123/p/4918041.html

  在指针释放后再申请相同大小的内存，系统会将释放的地址进行分配，以提高系统运行速度，因此可以修改到被释放的内存数据，如果被释放的指针继续被使用，则会造成UAF漏洞。

  通过UAF漏洞，可能可以造成一些任意内存的修改，结合代码特点，可能会造成任意内存的读取或者，严重的能够造成任意命令的执行，获得shell。 取决于被释放的指针是怎么使用的

Linux内核提权漏洞的分析和利用（CVE-2016-0728）
http://www.freebuf.com/vuls/93799.html

通过UseAfterFree实现命令执行
https://bbs.pediy.com/thread-221537.htm

  modify_msg函数从用户读取数据，然后拷贝到对应的指针中，但此时使用的是一个已经释放的msg结构指针。当输入content时，会取content的长度作为大小分配内存，当分配内存大小等于msg结构大小(x86上是40字节，会将刚才释放的内存分配给content指针。此外由于msg结构指针刚好是40个字节，再给msg分配堆内存是，由于需要8字节对齐，而40个字节+8字节[prev_size+size]，刚好8字节对齐，另外由于40字节，在堆中属于fastbin管理，不会发生合并，free后再分配时，就会返回相同的堆块)。
  接着会将用户输入的内容(content)拷贝到content指针中，即我们构造的恶意内容，覆盖了原来的Message中的char* author、char* title等地址内容。
  在循环代码中，modify_msg完之后可以继续进入modify_msg,此时msg中相关地址，如author、title和content地址已经变成free函数在got表中的位置，也就是我们输入的内容可以覆盖GOT表!我们把free函数的GOT表地址覆盖成system函数地址，下次在执行free函数时，就会执行system函数，从而达到命令执行。