Unlink

题外：学pwn快三个月了，从刚开始的师傅领进门到现在的个人修行，期间经历了太多的辛酸，在2019年10月12日晚9:40分，我终于做出了我的第一个堆题（原谅我这个菜鸡的不易），这道题是关于unlink的利用，特写此博客记录自己的所得。（笔者的环境是64位系统）

Unlink原理：

假设申请了两个大小分别为0x30和0x80的chunk，其中chunk1_head=0x4000h，chunk2_head=0x4040h，然后把返回的地址存在首地址为0x3000h的数组中，如果这时我们向chunk1中写入如下数据payload=p64(0)+p64(0x30)+p64(0x3040-0x18)+p64(0x0340-0x10)+'a'*16然后在free chunk2，便可以得到0x3028的地址，如下：

具体的原理是ptmalloc在free chunk2时会检查其前后的chunk是否为空，这里我们忽略其后的chunk，只看chunk1。由于我们覆盖chunk2的size为0x80，其最低位被覆盖为0，表示此chunk为空闲，那么ptmalloc会利用unlink把chunk1从bins中取出然后进行合并。unlink的源码如下：

/* Take a chunk off a bin list.  */
static void unlink_chunk (mstate av, mchunkptr p)
{
  if (chunksize (p) != prev_size (next_chunk (p)))
    malloc_printerr ("corrupted size vs. prev_size");
  mchunkptr fd = p->fd;
  mchunkptr bk = p->bk;
  if (__builtin_expect (fd->bk != p || bk->fd != p, 0))
    malloc_printerr ("corrupted double-linked list");
  fd->bk = bk;
  bk->fd = fd;
  if (!in_smallbin_range (chunksize_nomask (p)) && p->fd_nextsize != NULL)
    {
      if (p->fd_nextsize->bk_nextsize != p
          || p->bk_nextsize->fd_nextsize != p)
        malloc_printerr ("corrupted double-linked list (not small)");
      if (fd->fd_nextsize == NULL)
        {
          if (p->fd_nextsize == p)
            fd->fd_nextsize = fd->bk_nextsize = fd;
          else
            {
              fd->fd_nextsize = p->fd_nextsize;
              fd->bk_nextsize = p->bk_nextsize;
              p->fd_nextsize->bk_nextsize = fd;
              p->bk_nextsize->fd_nextsize = fd;
            }
        }
      else
        {
          p->fd_nextsize->bk_nextsize = p->bk_nextsize;
          p->bk_nextsize->fd_nextsize = p->fd_nextsize;
        }
    }
}

我们可以看出在unlink主要有两个检查：

chunksize (p) != prev_size (next_chunk (p)
__builtin_expect (fd->bk != p || bk->fd != p, 0)
注意这里的p指向的是chunk1。

要绕过第一个检查，我们必须使伪造的chunk大小等于其后一个chunk的prev_size的大小，即地址为0x4018h的内存块里的内容和地址为0x4040h的内存块里的内容相等。

在进行第二检查前，ptmalloc会先执行fd=p->fd，bk=p->bk，即取p前后chunk的地址，然后检查p前后两个chunk的bk和fd指针是否指向p，这里我们覆盖p->fd为0x3040-0x18,故fd指向地址为0x3028h的内存块，bk指向地址为0x3030h的内存块。

fd->bk!=p，即判断 *（0x3028+0x18）是否等于p，
bk->fd!=p，即判断 *(0x3030+0x10)是否等于p，

可知等于我们伪造的chunk的首地址。因此可以绕过第二个检查。（上图2地址为0x3040h的内存块里的内容在unlink前应是0x4010h，这里笔者偷个懒，直接把最终结果放上去了）

之后执行fd->bk=bk,即*(0x3028+0x18)=0x3030，执行bk->fd=fd，即*(0x3030+0x10)=0x3028，故最后地址为0x3040的内存块里的内容会被修改为0x3028，这是再向其中写入一些数据便可达到一些利用。