hacktricks/binary-exploitation/libc-heap

Σωρός

Βασικά για τον Σωρό

Ο σωρός είναι βασικά το μέρος όπου ένα πρόγραμμα μπορεί να αποθηκεύσει δεδομένα όταν ζητά δεδομένα καλώντας συναρτήσεις όπως malloc, calloc... Επιπλέον, όταν αυτή η μνήμη δεν χρειάζεται πλέον, γίνεται διαθέσιμη καλώντας τη συνάρτηση free.

Όπως φαίνεται, βρίσκεται αμέσως μετά από το σημείο όπου φορτώνεται το δυαδικό στη μνήμη (ελέγξτε την ενότητα [heap]):

Βασική Δέσμη Εκχώρησης

Όταν ζητείται να αποθηκευτούν κάποια δεδομένα στο σωρό, κάποιος χώρος του σωρού εκχωρείται γι' αυτά. Αυτός ο χώρος θα ανήκει σε ένα bin και μόνο τα ζητηθέντα δεδομένα + ο χώρος των κεφαλίδων του bin + η ελάχιστη μετατόπιση μεγέθους bin θα είναι κρατημένα για το κομμάτι. Ο στόχος είναι να κρατηθεί όσο το δυνατόν λιγότερη μνήμη χωρίς να γίνει περίπλοκη η εύρεση κάθε κομματιού. Γι' αυτό, χρησιμοποιούνται οι πληροφορίες μεταδεδομένων κομματιών για να γνωρίζουμε πού βρίσκεται κάθε χρησιμοποιούμενο/ελεύθερο κομμάτι.

Υπάρχουν διαφορετικοί τρόποι για την εκχώρηση χώρου κυρίως ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο bin, αλλά μια γενική μεθοδολογία είναι η ακόλουθη:

• Το πρόγραμμα ξεκινά ζητώντας συγκεκριμένη ποσότητα μνήμης.
• Αν στη λίστα των κομματιών υπάρχει κάποιο διαθέσιμο αρκετά μεγάλο για να καλύψει το αίτημα, θα χρησιμοποιηθεί.
• Αυτό μπορεί ακόμη και να σημαίνει ότι ένα μέρος του διαθέσιμου κομματιού θα χρησιμοποιηθεί για αυτό το αίτημα και το υπόλοιπο θα προστεθεί στη λίστα των κομματιών
• Αν δεν υπάρχει κανένα διαθέσιμο κομμάτι στη λίστα αλλά υπάρχει ακόμη χώρος στην εκχωρημένη μνήμη του σωρού, ο διαχειριστής του σωρού δημιουργεί ένα νέο κομμάτι
• Αν δεν υπάρχει αρκετός χώρος στο σωρό για να εκχωρηθεί το νέο κομμάτι, ο διαχειριστής του σωρού ζητά από τον πυρήνα να επεκτείνει τη μνήμη που έχει εκχωρηθεί στο σωρό και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσει αυτή τη μνήμη για τη δημιουργία του νέου κομματιού
• Αν αποτύχει τα παραπάνω, το malloc επιστρέφει null.

Σημειώστε ότι αν η ζητούμενη μνήμη ξεπεράσει ένα κατώτατο όριο, θα χρησιμοποιηθεί το mmap για να χαρτογραφήσει τη ζητούμενη μνήμη.

Αρένες

Σε πολυνηματικές εφαρμογές, ο διαχειριστής του σωρού πρέπει να αποτρέψει τις συνθήκες ανταγωνισμού που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε κολάσεις. Αρχικά, αυτό επιτελούνταν χρησιμοποιώντας ένα καθολικό κλειδαριά για να διασφαλίσει ότι μόνο ένα νήμα μπορούσε να έχει πρόσβαση στο σωρό ταυτόχρονα, αλλά αυτό προκαλούσε προβλήματα απόδοσης λόγω του φραγμού που προκαλούσε η κλειδαριά.

Για να αντιμετωπίσει αυτό, ο αναθέτης σωρού ptmalloc2 εισήγαγε "αρένες," όπου κάθε αρένα λειτουργεί ως ένας ξεχωριστός σωρός με τις δικές της δομές δεδομένων και κλειδαριά, επιτρέποντας σε πολλά νήματα να εκτελούν λειτουργίες σωρού χωρίς να επηρεάζουν ο ένας τον άλλο, όσον αφορά όταν χρησιμοποιούν διαφορετικές αρένες.

Η προεπιλεγμένη "κύρια" αρένα χειρίζεται τις λειτουργίες σωρού για μονονηματικές εφαρμογές. Όταν προστίθενται νέα νήματα, ο διαχειριστής του σωρού αναθέτει σε αυτά δευτερεύουσες αρένες για να μειώσει τον ανταγωνισμό. Πρώτα προσπαθεί να συνδέσει κάθε νέο νήμα σε μια αχρησιμοποίητη αρένα, δημιουργώντας νέες αν χρειαστεί, μέχρι ένα όριο 2 φορές τον αριθμό των πυρήνων CPU για συστήματα 32-bit και 8 φορές για συστήματα 64-bit. Μόλις φτάσει το όριο, τα νήματα πρέπει να μοιράζονται αρένες, οδηγώντας σε πιθανό ανταγωνισμό.

Αντίθετα με την κύρια αρένα, η οποία επεκτείνεται χρησιμοποιώντας την κλήση συστήματος brk, οι δευτερεύουσες αρένες δημιουργούν "υποσωρούς" χρησιμοποιώντας mmap και mprotect για να προσομοιώσουν τη συμπεριφορά του σωρού, επιτρέποντας ευελιξία στη διαχείριση μνήμης για πολυνηματικές λειτουργίες.

Υποσωροί

Οι υποσωροί λειτουργούν ως αποθεματικά μνήμης για τις δευτερεύουσες αρένες σε πολυνηματικές εφαρμογές, επιτρέποντας τους να αυξάνονται και να διαχειρίζονται τις δικές τους περιοχές σωρού ξεχωριστά από τον κύριο σωρό. Εδώ είναι πώς οι υποσωροί διαφέρουν από τον αρχικό σωρό και πώς λειτουργούν:

1. Αρχικός Σωρός έναντι Υποσωρών:

• Ο αρχικός σωρός βρίσκεται αμέσως μετά το δυαδικό του πρόγραμμα στη μνήμη και επεκτείνεται χρησιμοποιώντας την κλήση συστήματος sbrk.
• Οι υποσωροί, χρησιμοποιούμενοι από δευτερεύουσες αρένες, δημιουργούνται μέσω mmap, μιας κλήσης συστήματος που χαρτογραφεί μια συγκεκριμένη περιοχή μνήμης.

2. Εκχώρηση Μνήμης με mmap:

• Όταν ο διαχειριστής του σωρού δημιουργεί έναν υποσωρό, εκχωρεί ένα μεγάλο τμήμα μνήμης μέσω του mmap. Αυτή η εκχώρηση δεν κατανέμει μνήμη αμέσως· απλώς καθορίζει μια περιοχή που άλλες διεργασίες του συστήματος ή εκχωρήσεις δεν πρέπει να χρησιμοποιήσουν.
• Από προεπιλογή, το μέγεθος της εκχωρημένης μνήμης για έναν υποσωρό είναι 1 MB για διεργασίες 32-bit και 64 MB για διεργασίες 64-bit.

3. Σταδιακή Επέκταση με mprotect:

// From https://github.com/bminor/glibc/blob/a07e000e82cb71238259e674529c37c12dc7d423/malloc/arena.c#L837

typedef struct _heap_info
{
mstate ar_ptr; /* Arena for this heap. */
struct _heap_info *prev; /* Previous heap. */
size_t size;   /* Current size in bytes. */
size_t mprotect_size; /* Size in bytes that has been mprotected
PROT_READ|PROT_WRITE.  */
size_t pagesize; /* Page size used when allocating the arena.  */
/* Make sure the following data is properly aligned, particularly
that sizeof (heap_info) + 2 * SIZE_SZ is a multiple of
MALLOC_ALIGNMENT. */
char pad[-3 * SIZE_SZ & MALLOC_ALIGN_MASK];
} heap_info;

malloc_state

Κάθε σωρός (κύριος σωρός ή άλλοι σωροί νημάτων) έχει μια δομή malloc_state.
Είναι σημαντικό να παρατηρήσουμε ότι η δομή malloc_state του κύριου σωρού είναι μια παγκόσμια μεταβλητή στο libc (επομένως βρίσκεται στο χώρο μνήμης του libc).
Στην περίπτωση των δομών malloc_state των σωρών των νημάτων, βρίσκονται μέσα στον "σωρό" του ίδιου νήματος.

Υπάρχουν μερικά ενδιαφέροντα πράγματα που πρέπει να σημειωθούν από αυτήν τη δομή (δείτε τον κώδικα C παρακάτω):

• __libc_lock_define (, mutex); Χρησιμοποιείται για να εξασφαλίσει ότι αυτή η δομή από τον σωρό προσπελαύνεται από 1 νήμα τη φορά
• Σημαίες:

#define NONCONTIGUOUS_BIT (2U)

#define contiguous(M) (((M)->flags & NONCONTIGUOUS_BIT) == 0) #define noncontiguous(M) (((M)->flags & NONCONTIGUOUS_BIT) != 0) #define set_noncontiguous(M) ((M)->flags |= NONCONTIGUOUS_BIT) #define set_contiguous(M) ((M)->flags &= ~NONCONTIGUOUS_BIT)

* Το `mchunkptr bins[NBINS * 2 - 2];` περιέχει **δείκτες** στα **πρώτα και τελευταία κομμάτια** των μικρών, μεγάλων και αταξινόμητων **κάδων** (το -2 είναι επειδή το δείκτης 0 δε χρησιμοποιείται)
* Επομένως, το **πρώτο κομμάτι** αυτών των κάδων θα έχει ένα **αντίστροφο δείκτη προς αυτήν τη δομή** και το **τελευταίο κομμάτι** αυτών των κάδων θα έχει ένα **μπροστινό δείκτη** προς αυτήν τη δομή. Αυτό σημαίνει ουσιαστικά ότι αν μπορείτε να **διαρρεύσετε** αυτές τις διευθύνσεις στον κύριο σωρό, θα έχετε ένα δείκτη προς τη δομή στο **libc**.
* Οι δομές `struct malloc_state *next;` και `struct malloc_state *next_free;` είναι συνδεδεμένες λίστες σωρών
* Το κομμάτι `top` είναι το τελευταίο "κομμάτι", το οποίο ουσιαστικά είναι **όλος ο υπόλοιπος χώρος του σωρού**. Μόλις το κομμάτι top είναι "άδειο", ο σωρός έχει χρησιμοποιηθεί πλήρως και χρειάζεται να ζητήσει περισσότερο χώρο.
* Το κομμάτι `last reminder` προέρχεται από περιπτώσεις όπου δεν είναι διαθέσιμο ένα κομμάτι ακριβούς μεγέθους και επομένως ένα μεγαλύτερο κομμάτι διαιρείται, ένα μέρος του υπολειπόμενου δείκτη τοποθετείται εδώ.
```c
// From https://github.com/bminor/glibc/blob/a07e000e82cb71238259e674529c37c12dc7d423/malloc/malloc.c#L1812

struct malloc_state
{
/* Serialize access.  */
__libc_lock_define (, mutex);

/* Flags (formerly in max_fast).  */
int flags;

/* Set if the fastbin chunks contain recently inserted free blocks.  */
/* Note this is a bool but not all targets support atomics on booleans.  */
int have_fastchunks;

/* Fastbins */
mfastbinptr fastbinsY[NFASTBINS];

/* Base of the topmost chunk -- not otherwise kept in a bin */
mchunkptr top;

/* The remainder from the most recent split of a small request */
mchunkptr last_remainder;

/* Normal bins packed as described above */
mchunkptr bins[NBINS * 2 - 2];

/* Bitmap of bins */
unsigned int binmap[BINMAPSIZE];

/* Linked list */
struct malloc_state *next;

/* Linked list for free arenas.  Access to this field is serialized
by free_list_lock in arena.c.  */
struct malloc_state *next_free;

/* Number of threads attached to this arena.  0 if the arena is on
the free list.  Access to this field is serialized by
free_list_lock in arena.c.  */
INTERNAL_SIZE_T attached_threads;

/* Memory allocated from the system in this arena.  */
INTERNAL_SIZE_T system_mem;
INTERNAL_SIZE_T max_system_mem;
};

malloc_chunk

Αυτή η δομή αντιπροσωπεύει ένα συγκεκριμένο κομμάτι μνήμης. Τα διάφορα πεδία έχουν διαφορετική σημασία για τα κομμάτια μνήμης που έχουν εκχωρηθεί και για αυτά που δεν έχουν εκχωρηθεί.

// https://github.com/bminor/glibc/blob/master/malloc/malloc.c
struct malloc_chunk {
INTERNAL_SIZE_T      mchunk_prev_size;  /* Size of previous chunk, if it is free. */
INTERNAL_SIZE_T      mchunk_size;       /* Size in bytes, including overhead. */
struct malloc_chunk* fd;                /* double links -- used only if this chunk is free. */
struct malloc_chunk* bk;
/* Only used for large blocks: pointer to next larger size.  */
struct malloc_chunk* fd_nextsize; /* double links -- used only if this chunk is free. */
struct malloc_chunk* bk_nextsize;
};

typedef struct malloc_chunk* mchunkptr;

Όπως σχολιάστηκε προηγουμένως, αυτά τα κομμάτια έχουν επίσης μερικά μεταδεδομένα, πολύ καλά αναπαριστώμενα σε αυτήν την εικόνα:

https://azeria-labs.com/wp-content/uploads/2019/03/chunk-allocated-CS.png

Τα μεταδεδομένα είναι συνήθως 0x08B, υποδεικνύοντας το μέγεθος του τρέχοντος κομματιού χρησιμοποιώντας τα τελευταία 3 bits για να υποδείξει:

• A: Αν είναι 1 προέρχεται από έναν υπο-σωρό, αν είναι 0 είναι στην κύρια αρένα
• M: Αν είναι 1, αυτό το κομμάτι είναι μέρος ενός χώρου που έχει εκχωρηθεί με τη χρήση της mmap και δεν είναι μέρος ενός σωρού
• P: Αν είναι 1, το προηγούμενο κομμάτι είναι σε χρήση

Στη συνέχεια, ο χώρος για τα δεδομένα του χρήστη, και τέλος 0x08B για να υποδείξει το μέγεθος του προηγούμενου κομματιού όταν το κομμάτι είναι διαθέσιμο (ή για να αποθηκεύσει τα δεδομένα του χρήστη όταν είναι εκχωρημένο).

Επιπλέον, όταν είναι διαθέσιμα, τα δεδομένα του χρήστη χρησιμοποιούνται επίσης για να περιέχουν και μερικά δεδομένα:

• fd: Δείκτης προς το επόμενο κομμάτι
• bk: Δείκτης προς το προηγούμενο κομμάτι
• fd_nextsize: Δείκτης προς το πρώτο κομμάτι στη λίστα που είναι μικρότερο από αυτό
• bk_nextsize: Δείκτης προς το πρώτο κομμάτι στη λίστα που είναι μεγαλύτερο από αυτό

https://azeria-labs.com/wp-content/uploads/2019/03/chunk-allocated-CS.png

{% hint style="info" %} Σημειώστε πώς η σύνδεση της λίστας με αυτόν τον τρόπο αποτρέπει την ανάγκη για έναν πίνακα όπου κάθε μεμονωμένο κομμάτι καταγράφεται. {% endhint %}

Δείκτες Κομματιών

Όταν χρησιμοποιείται το malloc επιστρέφεται ένας δείκτης στο περιεχόμενο που μπορεί να γραφτεί (αμέσως μετά τους κεφαλίδες), ωστόσο, κατά τη διαχείριση των κομματιών, χρειάζεται ένας δείκτης στην αρχή των κεφαλίδων (μεταδεδομένα).
Για αυτές τις μετατροπές χρησιμοποιούνται αυτές οι συναρτήσεις:

// https://github.com/bminor/glibc/blob/master/malloc/malloc.c

/* Convert a chunk address to a user mem pointer without correcting the tag.  */
#define chunk2mem(p) ((void*)((char*)(p) + CHUNK_HDR_SZ))

/* Convert a user mem pointer to a chunk address and extract the right tag.  */
#define mem2chunk(mem) ((mchunkptr)tag_at (((char*)(mem) - CHUNK_HDR_SZ)))

/* The smallest possible chunk */
#define MIN_CHUNK_SIZE        (offsetof(struct malloc_chunk, fd_nextsize))

/* The smallest size we can malloc is an aligned minimal chunk */

#define MINSIZE  \
(unsigned long)(((MIN_CHUNK_SIZE+MALLOC_ALIGN_MASK) & ~MALLOC_ALIGN_MASK))

Ευθυγράμμιση & ελάχιστο μέγεθος

Το δείκτης προς το κομμάτι και το 0x0f πρέπει να είναι 0.

// From https://github.com/bminor/glibc/blob/a07e000e82cb71238259e674529c37c12dc7d423/sysdeps/generic/malloc-size.h#L61
#define MALLOC_ALIGN_MASK (MALLOC_ALIGNMENT - 1)

// https://github.com/bminor/glibc/blob/a07e000e82cb71238259e674529c37c12dc7d423/sysdeps/i386/malloc-alignment.h
#define MALLOC_ALIGNMENT 16


// https://github.com/bminor/glibc/blob/master/malloc/malloc.c
/* Check if m has acceptable alignment */
#define aligned_OK(m)  (((unsigned long)(m) & MALLOC_ALIGN_MASK) == 0)

#define misaligned_chunk(p) \
((uintptr_t)(MALLOC_ALIGNMENT == CHUNK_HDR_SZ ? (p) : chunk2mem (p)) \
& MALLOC_ALIGN_MASK)


/* pad request bytes into a usable size -- internal version */
/* Note: This must be a macro that evaluates to a compile time constant
if passed a literal constant.  */
#define request2size(req)                                         \
(((req) + SIZE_SZ + MALLOC_ALIGN_MASK < MINSIZE)  ?             \
MINSIZE :                                                      \
((req) + SIZE_SZ + MALLOC_ALIGN_MASK) & ~MALLOC_ALIGN_MASK)

/* Check if REQ overflows when padded and aligned and if the resulting
value is less than PTRDIFF_T.  Returns the requested size or
MINSIZE in case the value is less than MINSIZE, or 0 if any of the
previous checks fail.  */
static inline size_t
checked_request2size (size_t req) __nonnull (1)
{
if (__glibc_unlikely (req > PTRDIFF_MAX))
return 0;

/* When using tagged memory, we cannot share the end of the user
block with the header for the next chunk, so ensure that we
allocate blocks that are rounded up to the granule size.  Take
care not to overflow from close to MAX_SIZE_T to a small
number.  Ideally, this would be part of request2size(), but that
must be a macro that produces a compile time constant if passed
a constant literal.  */
if (__glibc_unlikely (mtag_enabled))
{
/* Ensure this is not evaluated if !mtag_enabled, see gcc PR 99551.  */
asm ("");

req = (req + (__MTAG_GRANULE_SIZE - 1)) &
~(size_t)(__MTAG_GRANULE_SIZE - 1);
}

return request2size (req);
}

Λήψη δεδομένων Chunk και τροποποίηση μεταδεδομένων

Αυτές οι λειτουργίες λειτουργούν λαμβάνοντας ένα δείκτη σε ένα chunk και είναι χρήσιμες για έλεγχο/ορισμό μεταδεδομένων:

• Έλεγχος σημαιών chunk

// From https://github.com/bminor/glibc/blob/master/malloc/malloc.c


/* size field is or'ed with PREV_INUSE when previous adjacent chunk in use */
#define PREV_INUSE 0x1

/* extract inuse bit of previous chunk */
#define prev_inuse(p)       ((p)->mchunk_size & PREV_INUSE)


/* size field is or'ed with IS_MMAPPED if the chunk was obtained with mmap() */
#define IS_MMAPPED 0x2

/* check for mmap()'ed chunk */
#define chunk_is_mmapped(p) ((p)->mchunk_size & IS_MMAPPED)


/* size field is or'ed with NON_MAIN_ARENA if the chunk was obtained
from a non-main arena.  This is only set immediately before handing
the chunk to the user, if necessary.  */
#define NON_MAIN_ARENA 0x4

/* Check for chunk from main arena.  */
#define chunk_main_arena(p) (((p)->mchunk_size & NON_MAIN_ARENA) == 0)

/* Mark a chunk as not being on the main arena.  */
#define set_non_main_arena(p) ((p)->mchunk_size |= NON_MAIN_ARENA)

• Μεγέθη και δείκτες προς άλλα τμήματα

/*
Bits to mask off when extracting size

Note: IS_MMAPPED is intentionally not masked off from size field in
macros for which mmapped chunks should never be seen. This should
cause helpful core dumps to occur if it is tried by accident by
people extending or adapting this malloc.
*/
#define SIZE_BITS (PREV_INUSE | IS_MMAPPED | NON_MAIN_ARENA)

/* Get size, ignoring use bits */
#define chunksize(p) (chunksize_nomask (p) & ~(SIZE_BITS))

/* Like chunksize, but do not mask SIZE_BITS.  */
#define chunksize_nomask(p)         ((p)->mchunk_size)

/* Ptr to next physical malloc_chunk. */
#define next_chunk(p) ((mchunkptr) (((char *) (p)) + chunksize (p)))

/* Size of the chunk below P.  Only valid if !prev_inuse (P).  */
#define prev_size(p) ((p)->mchunk_prev_size)

/* Set the size of the chunk below P.  Only valid if !prev_inuse (P).  */
#define set_prev_size(p, sz) ((p)->mchunk_prev_size = (sz))

/* Ptr to previous physical malloc_chunk.  Only valid if !prev_inuse (P).  */
#define prev_chunk(p) ((mchunkptr) (((char *) (p)) - prev_size (p)))

/* Treat space at ptr + offset as a chunk */
#define chunk_at_offset(p, s)  ((mchunkptr) (((char *) (p)) + (s)))

• Ανάκτηση bit

/* extract p's inuse bit */
#define inuse(p)							      \
((((mchunkptr) (((char *) (p)) + chunksize (p)))->mchunk_size) & PREV_INUSE)

/* set/clear chunk as being inuse without otherwise disturbing */
#define set_inuse(p)							      \
((mchunkptr) (((char *) (p)) + chunksize (p)))->mchunk_size |= PREV_INUSE

#define clear_inuse(p)							      \
((mchunkptr) (((char *) (p)) + chunksize (p)))->mchunk_size &= ~(PREV_INUSE)


/* check/set/clear inuse bits in known places */
#define inuse_bit_at_offset(p, s)					      \
(((mchunkptr) (((char *) (p)) + (s)))->mchunk_size & PREV_INUSE)

#define set_inuse_bit_at_offset(p, s)					      \
(((mchunkptr) (((char *) (p)) + (s)))->mchunk_size |= PREV_INUSE)

#define clear_inuse_bit_at_offset(p, s)					      \
(((mchunkptr) (((char *) (p)) + (s)))->mchunk_size &= ~(PREV_INUSE))

• Ορίστε την κεφαλή και το υποσέλιδο (όταν ο αριθμός των τμημάτων σε χρήση

/* Set size at head, without disturbing its use bit */
#define set_head_size(p, s)  ((p)->mchunk_size = (((p)->mchunk_size & SIZE_BITS) | (s)))

/* Set size/use field */
#define set_head(p, s)       ((p)->mchunk_size = (s))

/* Set size at footer (only when chunk is not in use) */
#define set_foot(p, s)       (((mchunkptr) ((char *) (p) + (s)))->mchunk_prev_size = (s))

• Λάβετε το μέγεθος των πραγματικά χρήσιμων δεδομένων μέσα στο κομμάτι

#pragma GCC poison mchunk_size
#pragma GCC poison mchunk_prev_size

/* This is the size of the real usable data in the chunk.  Not valid for
dumped heap chunks.  */
#define memsize(p)                                                    \
(__MTAG_GRANULE_SIZE > SIZE_SZ && __glibc_unlikely (mtag_enabled) ? \
chunksize (p) - CHUNK_HDR_SZ :                                    \
chunksize (p) - CHUNK_HDR_SZ + (chunk_is_mmapped (p) ? 0 : SIZE_SZ))

/* If memory tagging is enabled the layout changes to accommodate the granule
size, this is wasteful for small allocations so not done by default.
Both the chunk header and user data has to be granule aligned.  */
_Static_assert (__MTAG_GRANULE_SIZE <= CHUNK_HDR_SZ,
"memory tagging is not supported with large granule.");

static __always_inline void *
tag_new_usable (void *ptr)
{
if (__glibc_unlikely (mtag_enabled) && ptr)
{
mchunkptr cp = mem2chunk(ptr);
ptr = __libc_mtag_tag_region (__libc_mtag_new_tag (ptr), memsize (cp));
}
return ptr;
}

Παραδείγματα

Γρήγορο Παράδειγμα Heap

Γρήγορο παράδειγμα heap από το https://guyinatuxedo.github.io/25-heap/index.html αλλά σε arm64:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void main(void)
{
char *ptr;
ptr = malloc(0x10);
strcpy(ptr, "panda");
}

Ορίστε ένα σημείο διακοπής στο τέλος της κύριας συνάρτησης και ας ανακαλύψουμε πού αποθηκεύτηκε η πληροφορία:

Είναι δυνατόν να δούμε ότι η συμβολοσειρά "panda" αποθηκεύτηκε στη διεύθυνση 0xaaaaaaac12a0 (η οποία ήταν η διεύθυνση που δόθηκε ως απάντηση από το malloc μέσα στο x0). Ελέγχοντας 0x10 bytes πριν από αυτήν, είναι δυνατόν να δούμε ότι το 0x0 αντιπροσωπεύει ότι το προηγούμενο τμήμα δεν χρησιμοποιείται (μήκος 0) και ότι το μήκος αυτού του τμήματος είναι 0x21.

Τα επιπλέον κενά που κρατήθηκαν (0x21-0x10=0x11) προέρχονται από τα προστιθέμενα κεφαλίδες (0x10) και το 0x1 δεν σημαίνει ότι κρατήθηκαν 0x21B αλλά τα τελευταία 3 bits του μήκους της τρέχουσας κεφαλίδας έχουν κάποιες ειδικές σημασίες. Δεδομένου ότι το μήκος είναι πάντα ευθυγραμμισμένο σε 16 bytes (σε μηχανές 64 bits), αυτά τα bits προφανώς δεν θα χρησιμοποιηθούν ποτέ από τον αριθμό του μήκους.

0x1:     Previous in Use     - Specifies that the chunk before it in memory is in use
0x2:     Is MMAPPED          - Specifies that the chunk was obtained with mmap()
0x4:     Non Main Arena      - Specifies that the chunk was obtained from outside of the main arena

Παράδειγμα Πολυνημάτων

Πολυνήματα

```c #include #include #include #include #include <sys/types.h>

void* threadFuncMalloc(void* arg) { printf("Hello from thread 1\n"); char* addr = (char*) malloc(1000); printf("After malloc and before free in thread 1\n"); free(addr); printf("After free in thread 1\n"); }

void* threadFuncNoMalloc(void* arg) { printf("Hello from thread 2\n"); }

int main() { pthread_t t1; void* s; int ret; char* addr;

printf("Before creating thread 1\n"); getchar(); ret = pthread_create(&t1, NULL, threadFuncMalloc, NULL); getchar();

printf("Before creating thread 2\n"); ret = pthread_create(&t1, NULL, threadFuncNoMalloc, NULL);

printf("Before exit\n"); getchar();

return 0; }

</details>

Κατά την αποσφαλμάτωση του προηγούμενου παραδείγματος είναι δυνατόν να δούμε ότι στην αρχή υπάρχει μόνο 1 arena:

<figure><img src="../../.gitbook/assets/image (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>

Στη συνέχεια, μετά την κλήση του πρώτου νήματος, αυτού που καλεί το malloc, δημιουργείται ένα νέο arena:

<figure><img src="../../.gitbook/assets/image (1) (1).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>

και μέσα σε αυτό μπορούν να βρεθούν ορισμένα κομμάτια:

<figure><img src="../../.gitbook/assets/image (2).png" alt=""><figcaption></figcaption></figure>

## Bins & Εκχωρήσεις/Απελευθερώσεις Μνήμης

Ελέγξτε ποια είναι τα bins και πώς οργανώνονται και πώς γίνεται η εκχώρηση και απελευθέρωση μνήμης στο:

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

## Έλεγχοι Ασφαλείας Συναρτήσεων Heap

Οι συναρτήσεις που σχετίζονται με το heap θα πραγματοποιήσουν ορισμένους ελέγχους πριν εκτελέσουν τις ενέργειές τους προκειμένου να βεβαιωθούν ότι το heap δεν έχει διαφθαρεί:

{% content-ref url="heap-memory-functions/heap-functions-security-checks.md" %}
[heap-functions-security-checks.md](heap-memory-functions/heap-functions-security-checks.md)
{% endcontent-ref %}

## Αναφορές

* [https://azeria-labs.com/heap-exploitation-part-1-understanding-the-glibc-heap-implementation/](https://azeria-labs.com/heap-exploitation-part-1-understanding-the-glibc-heap-implementation/)
* [https://azeria-labs.com/heap-exploitation-part-2-glibc-heap-free-bins/](https://azeria-labs.com/heap-exploitation-part-2-glibc-heap-free-bins/)