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heaplens — # CMPT733 사이버보안 실습 II 프로젝트: CVE-2021-3156에서 영감을 받은 힙 익스플로잇용 GDB 플러그인 | Kitploit
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heaplens

# CMPT733 사이버보안 실습 II 프로젝트: CVE-2021-3156에서 영감을 받은 힙 익스플로잇용 GDB 플러그인

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24년 전아직 검토되지 않음

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heaplens

🔎 Heaplens

CMPT733 사이버보안 실습 II 프로젝트

📂 저장소 구조

root@kitploit:~
.
├── README.md
├── heaplens.png
├── heaplens.py
├── logs
│   ├── sudoedit-#.txt
│   └── ...
└── tests
    ├── Makefile
    ├── env-in-heap
    └── ...
  • README.md: 바로 이 파일입니다!
  • heaplens.py: 메인 스크립트
  • logs/: 개발 및 테스트 중에 수집한 샘플 로그가 포함되어 있습니다
  • tests/: 테스트용 바이너리(및 해당 소스 코드)가 포함되어 있습니다

📦 환경

다음은 익스플로잇을 테스트하는 데 사용한 항목(및 버전) 목록입니다. VM에 이미 설치되어 있어야 합니다. 누락된 항목이 있으면 아래 지침을 따르세요.

의존성

  • Ubuntu 20.04.4 (64-bit)
  • python 3.8.10
  • glibc 2.34
  • gdb 9.2
  • gef 2022.01
    • root에서 gef가 활성화되지 않은 경우 /root/.gdbinit을 확인하세요
    • 파일이 비어 있으면 ~/.gdbinit에 있는 내용을 복사하세요

sudo 의존성 (sudo에서 heaplens 실행용)

디버깅이 활성화된 sudo 바이너리가 필요합니다. 디버그 심볼이 포함된 사전 빌드 바이너리가 VM에 설치되어 있습니다.

root@kitploit:~
cyberlab@ubuntu:~$ which sudo
/usr/local/bin/sudo

cyberlab@ubuntu:~$ sudo --version
Sudo version 1.8.31
Sudoers policy plugin version 1.8.31
Sudoers file grammar version 46
Sudoers I/O plugin version 1.8.31

cyberlab@ubuntu:~$ sudoedit -s /
sudoedit: /: not a regular file # sudo is vulnerable

📝 플러그인 로드

이 작업은 VM에서 이미 완료되었습니다. 구성이 잘못된 경우 아래 지침에 따라 Heaplens를 로드할 수 있습니다.

옵션 1

gef를 시작하고 구성을 편집합니다:

root@kitploit:~
gef➤ gef config gef.extra_plugins_dir <path to>/heaplens
gef➤ gef save
gef➤ q

이렇게 하면 ~/.gef.rc 또는 /root/.gef.rc(root에서) 파일이 업데이트됩니다.

옵션 2

~/.gdbinit 또는 /root/.gdbinit에 다음 줄을 추가합니다:

root@kitploit:~
source <path to>/heaplens/heaplens.py

💡 사용법

권한이 있는 프로그램을 디버깅할 때는 root에서 gdb를 실행하는 것이 좋습니다:

root@kitploit:~
$ sudo su
# gdb

모든 명령에 도움말 메시지가 제공됩니다. GDB에서 <command> -h로 접근할 수 있습니다.

heaplens

malloc, realloc, calloc, free를 포함한 메모리 할당 및 해제 함수에서 힙 정보를 수집합니다.

핵심 아이디어는 이러한 함수를 후킹하여 메모리 할당의 호출 스택과 반환 주소를 확인하고 업데이트하는 과정을 자동화하는 것입니다. 추적을 검사하면 특정 C 파일의 foo()에 의해 어떤 청크가 할당되었는지 확인할 수 있으며, 인접 청크를 확인하는 등 추가 조사를 통해 힙 익스플로잇에 적합한 대상을 찾을 수 있습니다.

또한 사용자가 중간 힙 레이아웃에 관심이 있는 경우 그 사이에 사용자 정의 중단점을 추가하는 것도 지원합니다.

이 명령 자체는 출력이 많지 않으며 결과를 출력하려면 heaplens-dump를 사용해야 합니다.

root@kitploit:~
heaplens -h
usage: [-h] [-b BREAKPOINT] [-v]

Collect heap info from memory (de)allocation functions.

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  -b BREAKPOINT, --breakpoint BREAKPOINT
                        stop the executions here (execute br {breakpoint} in gdb) (default: None)
  -v, --verbose         increase output verbosity (default: False)

예시 출력:

root@kitploit:~
gef➤  file sudoedit
gef➤  heaplens -b set_cmnd -- -s '\\' $(python3 -c 'print("A"*65535)')
----------------------------
Initializing Heaplens
----------------------------
Temporary breakpoint 1 at 0x5840: file ../../src/src/sudo.c, line 136.
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib/x86_64-linux-gnu/libthread_db.so.1".
usage: sudoedit [-AknS] [-C num] [-g group] [-h host] [-p prompt] [-T timeout] [-u user] file ...
[Inferior 1 (process 82934) exited with code 01]
Setting breakpoint at set_cmnd...
Function "set_cmnd" not defined.
Breakpoint 2 (set_cmnd) pending.
Hooking free function...
Breakpoint 3 at 0x7f25cc163700: free. (2 locations)
Hooking malloc function...
Breakpoint 4 at 0x7f25cc163110: malloc. (2 locations)
Hooking realloc function...
Breakpoint 5 at 0x7f25cc163eb0: realloc. (2 locations)
Hooking calloc function...
Breakpoint 6 at 0x7f25cc164b40: calloc. (2 locations)
Running -s '\' $(python3 -c 'print("A"*65535)')...
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib/x86_64-linux-gnu/libthread_db.so.1".

Breakpoint 2, set_cmnd () at ../../../src/plugins/sudoers/sudoers.c:804
804	../../../src/plugins/sudoers/sudoers.c: No such file or directory.
Removing breakpoints from mem_bkps...

heaplens-dump

Heaplens 로그를 덤프합니다. 결과를 파일로 쓰기, JSON 형식으로 출력, 주소별 청크 정렬 옵션을 제공합니다. 덤프에서 각 청크는 주소, 크기, 역추적 및 관련 메모리 할당 함수가 더 읽기 쉬운 방식으로 기록됩니다.

root@kitploit:~
heaplens-dump -h
usage: [-h] [-o OUTPUT] [--json] [-s]

Dump Heaplens logs. Writes to stdout by default.

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  -o OUTPUT, --output OUTPUT
                        write to file at path {output} (default: None)
  --json                dump in json (default: False)
  -s, --sort            sort the chunks by their addresses (default: False)

예시 출력:

root@kitploit:~
gef➤  heaplens-dump
----------------------------
Dumping...
----------------------------

...

[malloc] Chunk 3 @ 0x55f3908ed2a0 | size 0xc
Trace:
#0  __GI___strdup (s=0x7fff6fb3b8dc "en_US.UTF-8") at strdup.c:44
#1  0x00007f285df363c5 in _nl_load_locale_from_archive (category=category@entry=0xc, namep=namep@entry=0x7fff6fb29f50) at loadarchive.c:464
#2  0x00007f285df351fe in _nl_find_locale (locale_path=0x0, locale_path_len=0x0, category=category@entry=0xc, name=name@entry=0x7fff6fb29f50) at findlocale.c:152
#3  0x00007f285df34925 in __GI_setlocale (locale=<optimized out>, category=<optimized out>) at setlocale.c:337
#4  __GI_setlocale (category=<optimized out>, locale=<optimized out>) at setlocale.c:217
#5  0x000055f3901d5965 in main (argc=0x4, argv=0x7fff6fb2a298, envp=0x7fff6fb2a2c0) at ../../src/src/sudo.c:1430

...

Dump complete.

heaplens-chunks

gef의 heap chunks를 약간 수정한 버전을 출력합니다.

이 명령은 GEF의 heap chunks(청크의 주소, 플래그, 크기 및 메타데이터를 표시)를 확장하여 heap bins(glibc bins에서 이전에 할당되고 해제된 청크를 나열)의 해제된 청크 정보를 통합합니다. GEF는 우리가 언급한 두 가지와 같은 힙 검사에 도움이 되는 기능을 제공하지만, 이 둘을 결합하는 것은 번거롭습니다. 높은 수준에서 이 명령은 후자에서 해제된 청크의 주소를 수집하고 전자의 결과에 레이블을 지정합니다.

root@kitploit:~
heaplens-chunks -h
usage: [-h] [--nocolor]

A modified `heap chunks` with info about free chunks.

optional arguments:
  -h, --help  show this help message and exit
  --nocolor   disable ANSI color codes

예시 출력:

root@kitploit:~
gef➤  heaplens-chunks
Showing current heap info with freed chunks:

...

Chunk(addr=0x55dd7f91ddb0, size=0xed0, flags=PREV_INUSE)  ←  free chunk
    [0x000055dd7f91ddb0     e0 fb ba e1 f8 7f 00 00 e0 fb ba e1 f8 7f 00 00    ...............]
Chunk(addr=0x55dd7f91ec80, size=0x50, flags=! PREV_INUSE)
    [0x000055dd7f91ec80     2f 75 73 72 2f 6c 6f 63 61 6c 2f 73 62 69 6e 3a    /usr/local/sbin]
Chunk(addr=0x55dd7f91ecd0, size=0x4010, flags=PREV_INUSE)  ←  free chunk
    [0x000055dd7f91ecd0     f0 02 bb e1 f8 7f 00 00 f0 02 bb e1 f8 7f 00 00    ...............]
Chunk(addr=0x55dd7f922ce0, size=0x50, flags=! PREV_INUSE)
    [0x000055dd7f922ce0     90 02 91 7f dd 55 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00    .....U.........]
Chunk(addr=0x55dd7f922d30, size=0x2da0, flags=PREV_INUSE)  ←  free chunk
    [0x000055dd7f922d30     d0 02 bb e1 f8 7f 00 00 d0 02 bb e1 f8 7f 00 00    ...............]
Chunk(addr=0x55dd7f925ad0, size=0x110, flags=! PREV_INUSE)  ←  free chunk
    [0x000055dd7f925ad0     00 00 00 00 00 00 00 00 10 f0 90 7f dd 55 00 00    .............U.]
Chunk(addr=0x55dd7f925be0, size=0x30, flags=PREV_INUSE)
    [0x000055dd7f925be0     00 00 00 00 00 00 00 00 d2 78 b7 7e dd 55 00 00    .........x.~.U.]
Chunk(addr=0x55dd7f925c10, size=0x20, flags=PREV_INUSE)
    [0x000055dd7f925c10     65 6e 5f 55 53 2e 55 54 46 2d 38 00 00 00 00 00    en_US.UTF-8....]
Chunk(addr=0x55dd7f925c30, size=0xa3e0, flags=PREV_INUSE)  ←  top chunk

heaplens-clear

heaplens가 수집하고 사용하는 모든 내부 로그/데이터를 지웁니다.

root@kitploit:~
heaplens-clear -h
usage: [-h] [-v]

Clear Heaplens logs.

optional arguments:
  -h, --help     show this help message and exit
  -v, --verbose  increase output verbosity

heaplens-list-env

힙에 저장되고 해제되는 환경 변수를 나열합니다. 이러한 변수는 힙 레이아웃에 영향을 줄 수 있으므로 힙 그루밍을 수행하려는 경우 특히 유용합니다.

root@kitploit:~
heaplens-list-env -h
usage: [-h] [-v] [--prefix PREFIX] [--suffix SUFFIX] [-b BREAKPOINT] [-s SKIP]

List environment variables that might affect the heap layout.

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  -v, --verbose         increase output verbosity
  --prefix PREFIX       environment variable value prefix
  --suffix SUFFIX       environment variable value suffix
  -b BREAKPOINT, --breakpoint BREAKPOINT
                        stop the executions here (execute br {breakpoint} in gdb)
  -s SKIP, --skip SKIP  skip this environment variable

예시 출력:

root@kitploit:~
gef➤  file sudoedit
Reading symbols from sudoedit...
gef➤  heaplens-list-env -s LC_ALL -b set_cmnd --prefix C.UTF-8@ -- -s \\ AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

...

1st execution. Found following environment variable:
['LOCPATH', 'LC_ALL', 'LC_IDENTIFICATION', 'LANG', 'LC_MEASUREMENT', 'LC_TELEPHONE', 'LC_ADDRESS', 'LC_NAME', 'LC_PAPER', 'LC_MESSAGES', 'LC_MONETARY', 'LC_COLLATE', 'LC_TIME', 'LC_NUMERIC', 'LC_CTYPE', 'TZ', 'SHELL', 'LANGUAGE']
  
...

2nd execution. Possible environment variables for heap grooming:
['LC_IDENTIFICATION', 'LC_COLLATE', 'TZ', 'LC_TIME', 'LANGUAGE', 'LC_NAME', 'LOCPATH', 'LC_MESSAGES', 'LC_NUMERIC', 'LC_ADDRESS', 'LC_TELEPHONE', 'LC_MONETARY', 'LC_MEASUREMENT', 'LC_CTYPE', 'LC_PAPER']

🛠 테스트 케이스

테스트 케이스 스크립트를 빌드하려면 (VM에 빌드됨)

root@kitploit:~
$ cd tests
$ make all

tests/heap-dump 힙 레이아웃 덤프

root@kitploit:~
gef➤  file tests/heap-dump
gef➤  heaplens -b breakme
gef➤  heaplens-dump

sudoedit 힙 레이아웃을 output.txt로 덤프

root@kitploit:~
gef➤  file sudoedit
gef➤  heaplens -b set_cmnd -- -s \\ AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
gef➤  heaplens-dump -o output.txt

tests/env-in-heap에서 힙 그루밍용 환경 변수 나열

root@kitploit:~
gef➤  file tests/env-in-heap
gef➤  heaplens-list-env

...

----------------------------
2nd execution. Possible environment variables for heap grooming:
['ENV_IN_HEAP']
----------------------------

sudoedit에서 힙 그루밍용 환경 변수 나열

root@kitploit:~
gef➤  file sudoedit
gef➤  heaplens-list-env -s LC_ALL -b set_cmnd --prefix C.UTF-8@ -- -s \\ AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

...

----------------------------
1st execution. Found following environment variable:
['LOCPATH', 'LC_ALL', 'LC_IDENTIFICATION', 'LANG', 'LC_MEASUREMENT', 'LC_TELEPHONE', 'LC_ADDRESS', 'LC_NAME', 'LC_PAPER', 'LC_MESSAGES', 'LC_MONETARY', 'LC_COLLATE', 'LC_TIME', 'LC_NUMERIC', 'LC_CTYPE', 'TZ', 'SHELL', 'LANGUAGE']    
----------------------------

...

----------------------------
2nd execution. Possible environment variables for heap grooming:
['LC_CTYPE', 'LC_PAPER', 'LC_MONETARY', 'TZ', 'LC_ADDRESS', 'LC_MEASUREMENT', 'LC_IDENTIFICATION', 'LC_COLLATE', 'LC_NUMERIC', 'LC_MESSAGES', 'LC_TIME', 'LANGUAGE', 'LC_NAME', 'LOCPATH', 'LC_TELEPHONE']
----------------------------

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