在这篇文章中，我们会解决 Protostar 网站中堆溢出练习的问题。我们会主要
关注堆内存溢出的原因和方法。

堆内存可以被看做为另一个内存区域。它是通过如 dlmalloc, jemalloc, ptmalloc 等各类内存分配器分配的。在 Linux 系统中，malloc 调用是由 mmap 和 brk 系统调用组合而来的。在底层，内存分配是由内核完成的。然而，内存分配的大小以及时机是由内存分配器决定的。

在这个文章中使用的虚拟机可以从这里下载。

为了让挑战更有趣，我尝试了从每个权限级别使用不同的方法。这也意味着这个挑战并可以做的不仅仅是改写变量或者函数指针。

如下的代码是用于向我们展示如何解决 Heap 0 问题，本关的目标是重写 winner 函数的指针。

从代码中我们可以看出，64 字节的堆内存被用于 struct 的名字，4 个字节用于 struct fp。而 nowinner 的函数指针则被放在了堆内存中。接着，我们的输入会通过有漏洞的 strcpy 函数拷入到 struct 数据的 name 变量中。所以，我们可以放心地假设，在64字节之后的空间中我们可以将函数指针重写到 nowinner 函数中。

当我们进一步逆向主程序并分析后，发现 malloc 被用于分配64字节的空间。然而，它多分配了8个字节（0x00000049），其中前4个字节表示 prev_size 数据（如果前一个块(chunk)的空间是空的则为前一个块空间的大小，否则为前一个块的用户数据）。另外4个字节的用于表示被分配块的大小，其中3LSB的bit用于不同的标志(PREV_INUSE [0x1], IS_MAPPED [0x2], NON_MAIN_ARENA [0x4])，这些标志是用于描述前一个块空间的。

在接下来的截屏中可以看到我们的输入是如何被放置于堆内存中的。由于这是处于最高位置的块，因此 prev_inuse 比特位在块大小的字段中被设为1（72 字节 = 0x00000048 + 0x1）。要在 gdb 中获取堆内存的起始地址，你可以使用 info proc mapping 命令，接着我们可以检查字节数为x/64wx 0x804a0000。

我们还可以看到 nowinner 函数的指针指向 0x804a050，而在传入了64个字节之后，我们就能够重写指针到 0x804a044 了。所以，我们需要多写2个字(word)大小的内容，然后重写 nowinner 函数的指针到 winner 函数的地址来通过这关。

我们进一步分析发现，在栈中，指向输入的指针就放在函数地址之后。因此我们可以直接改写 nowinner 函数的指针到系统函数，来使运行代码。

在这关有嵌入的 malloc 调用，接着，还有有漏洞的 strcpy 函数用于将我们的输入拷贝至 struct 中。

我们在每个 malloc 和 strcpy 之前放置断点来动态分析，同时也开始分析堆中的内容。

可以看到，每次 strcpy 之后堆的结构如图所示，从此我们可以推断在第一个 malloc 调用时，字段 *name 的优先级和内存地址被放到了栈上，然后在I2的 malloc 调用完成的时候发生了同样的事情。因为这个程序使用了有漏洞的 strcpy 函数，这也意味着我们可以写任意的数据到任何可写的位置。

如图所示，我们使用第一个 strcpy 函数来改写地址0x804a038并放了一个 GOT 进去，通过第二个 strcpy 函数来改写地址0x42424242为 winner 函数的 PLT 地址，最终通过了本关。

要在此情况下运行代码，我们使用了我们20字节的 shell 代码并通过第一个 strcpy 修改了0x804a038地址内容，放置了 GOT （译者：不明白GOT是什么）。这样我们可以通过第二个 strcpy 放置 GOT，从而能够修改地址来运行我们的 shell 代码。

通过查看源码，我们可以发现这个应用对三条输入的用户指令有反应。

Auth：复制堆上的一些数据

Service：使用了 strdup，这个指令内部使用了 malloc 调用来复制堆上的一些数据，然后存在 eax 寄存器中。

Reset：释放 Auth 对象

Login：用于检查我们是否登录

这个程序有多个漏洞。首先，有多个变量的名字为 Auth。其次，这个程序在 Auth 对象被释放后依旧使用了它。

可以看到在传入了 Auth 和 service 命令及一些数据后，堆的状态。现在我们知道 strdup 的结果存在 eax 寄存器中，而且检查是在解析了 eax 中的地址往后的 0x20 字节处的内容后进行的(mov eax, DWORD PTR [eax+0x20]; test eax,eax)。所以，这意味着如果我们能够在 service 命令中传入一个长于 0x20 个字节的字符串，我们就可以重写 auth 变量并通过本关了。

我们也可以通过向 service 命令赋一些数据，来最终在堆上多向 auth 分配一个块重写这个变量。
我们可以看到，我们能够通过使用 service 命令来两次赋值数据，从而改写 auth 变量。我们也可以在命令行里尝试。

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