Note
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Unsorted_Bin_Attack
Unsorted Bin Attack
- 当一个较大的 chunk 被分割成两半后，如果剩下的部分大于 MINSIZE，就会被放到 unsorted bin 中。
- 释放一个不属于 fast bin 的 chunk，并且该 chunk 不和 top chunk 紧邻时，该 chunk 会被首先放到 unsorted bin 中。关于top chunk的解释，请参考下面的介绍。
- 当进行
malloc_consolidate时，可能会把合并后的 chunk 放到 unsorted bin 中，如果不是和 top chunk 近邻的话。 - Unsorted Bin 在使用的过程中，采用的遍历顺序是 FIFO，即插入的时候插入到 unsorted bin 的头部，取出的时候从链表尾获取。
- 在程序 malloc 时，如果在 fastbin，small bin 中找不到对应大小的 chunk，就会尝试从 Unsorted Bin 中寻找 chunk。如果取出来的 chunk 大小刚好满足，就会直接返回给用户，否则就会把这些 chunk 分别插入到对应的 bin 中。
在 Unsorted Bin 中它自身的fd总指向 Unsorted Bin 的双向链表头，bk指向双向链表尾部
利用过程：
初始状态时
unsorted bin 的 fd 和 bk 均指向 unsorted bin 本身。
执行free(p)*
由于释放的 chunk 大小不属于 fast bin 范围内，所以会首先放入到 unsorted bin 中。
修改p[1]
经过修改之后，原来在 unsorted bin 中的 p 的 bk 指针就会指向 target addr-16 处伪造的 chunk，即 Target Value 处于伪造 chunk 的 fd 处。
申请chunk
此时，所申请的 chunk 处于 small bin 所在的范围，其对应的 bin 中暂时没有 chunk，所以会去unsorted bin中找，发现 unsorted bin 不空，于是把 unsorted bin 中的最后一个 chunk 拿出来。
1
while ((victim = unsorted_chunks(av)->bk) != unsorted_chunks(av)) {
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bck = victim->bk;
3
if (__builtin_expect(chunksize_nomask(victim) <= 2 * SIZE_SZ, 0) ||
4
__builtin_expect(chunksize_nomask(victim) > av->system_mem, 0))
5
malloc_printerr(check_action, "malloc(): memory corruption",
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chunk2mem(victim), av);
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size = chunksize(victim);
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/*
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If a small request, try to use last remainder if it is the
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only chunk in unsorted bin. This helps promote locality for
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runs of consecutive small requests. This is the only
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exception to best-fit, and applies only when there is
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no exact fit for a small chunk.
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*/
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/* 显然，bck被修改，并不符合这里的要求*/
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if (in_smallbin_range(nb) && bck == unsorted_chunks(av) &&
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victim == av->last_remainder &&
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(unsigned long) (size) > (unsigned long) (nb + MINSIZE)) {
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....
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}
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/* remove from unsorted list */
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unsorted_chunks(av)->bk = bck;
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bck->fd = unsorted_chunks(av);
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if (size == nb) {
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set_inuse_bit_at_offset(victim, size);
29
if (av != &main_arena)
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victim->size |= NON_MAIN_ARENA;
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check_malloced_chunk(av, victim, nb);
32
void *p = chunk2mem(victim);
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if ( __builtin_expect (perturb_byte, 0))
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alloc_perturb (p, bytes);
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return p;
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}
Copied!
取出的简化源代码：
1
victim = unsorted_chunks(av)->bk
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//取得Unsorted Bin中bk 也就是链表尾chunk的地址
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bck = victim->bk
4
//取得链表中倒数第二个chunk的地址
5
unsorted_chunks(av)->bk= bck
6
//将Unsorted Bin中bk设置为 链表中倒数第二个chunk的地址
7
bck->fd == unsorted_chunks(av); //利用点
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//将链表中倒数第二个chunk的fd设置为 main_arena+48 || 88
Copied!
漏洞利用就在这里了：
1
victim = unsorted_chunks(av)->bk = p
2
bck = victim->bk = p->bk = target_addr-16
3
unsorted_chunks(av)->bk = bck = target_addr-16
4
bck->fd = *(target_addr -16+16) = unsorted_chunks(av);
Copied!
可以看出，在将 unsorted bin 的最后一个 chunk 拿出来的过程中，victim 的 fd 并没有发挥作用，所以即使我们修改了其为一个不合法的值也没有关系。然而，需要注意的是，unsorted bin 链表可能就此破坏，再次插入 chunk 时，可能会出现问题。
注意事项
由于Unsorted Bin Attack 更改了Unsorted Bin chunk的bk指针，使其指向了构造的地址附近
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while ((victim = unsorted_chunks(av)->bk) != unsorted_chunks(av)) {
2
bck = victim->bk;
3
if (__builtin_expect(chunksize_nomask(victim) <= 2 * SIZE_SZ, 0) ||
4
__builtin_expect(chunksize_nomask(victim) > av->system_mem, 0))
5
malloc_printerr(check_action, "malloc(): memory corruption",
6
chunk2mem(victim), av);
Copied!
当再次while遍历Unsorted Bin中的chunk时，显然
unsorted_chunks(av)->bk) != unsorted_chunks(av)成立，但这时的victim已经是一段错乱的chunk，执行chunksize_nomask很有可能会触发堆块大小不匹配的错误，进一步触发malloc_printerr 等一系列函数...但是如果之前在分配chunk时，分配的大小正好和Unsorted Bin中的chunk大小一致
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if (size == nb) {
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set_inuse_bit_at_offset(victim, size);
3
if (av != &main_arena)
4
victim->size |= NON_MAIN_ARENA;
5
check_malloced_chunk(av, victim, nb);
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void *p = chunk2mem(victim);
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if ( __builtin_expect (perturb_byte, 0))
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alloc_perturb (p, bytes);
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return p;
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}
Copied!
如果当前遍历的 chunk 与所需的 chunk 大小一致，将当前 chunk 返回。首先设置当前chunk 处于 inuse 状态，该标志位处于相邻的下一个 chunk 的 size 中，如果当前分配区不是主分配区，设置当前 chunk 的非主分配区标志位，最后调用 chunk2mem()获得 chunk 中可用的内存指针，返回给应用层，退出。 就不会出现上面的错误。
利用途径
unsorted bin attack 确实可以修改任意地址的值，但是所修改成的值却不受我们控制，唯一可以知道的是，这个值比较大。而且，需要注意的是，
这看起来似乎并没有什么用处，但是其实还是有点卵用的，比如说:
- 我们通过修改循环的次数来使得程序可以执行多次循环。
- 我们可以修改 heap 中的 global_max_fast 来使得更大的 chunk 可以被视为 fast bin，这样我们就可以去执行一些 fast bin attack了。
- 最后一步申请chunk时只要不等于unsorted bin里面的chunk大小，便可以进入
malloc_printerr流程.覆盖_IO_list_all为main_arena+48或88，这时unsorted bin中的chunk会被链入small_bin,至于是bins[n],n就得看chunk大小；使得_IO_list_all结构的_chain刚好就是bins[n]，在bins[n]也就是之前的unsorted bin chunk中构造新的_IO_FILE。这也就是_IO_FILE利用的FSOP（File Stream Oriented Programmin）
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