IOFile学习及其作用和应用

helloxyj

IO_FILE学习及其作用和应用

1、结构

struct _IO_FILE {
  int _flags;       /* High-order word is _IO_MAGIC; rest is flags. */
#define _IO_file_flags _flags

  /* The following pointers correspond to the C++ streambuf protocol. */
  /* Note:  Tk uses the _IO_read_ptr and _IO_read_end fields directly. */
  char* _IO_read_ptr;   /* Current read pointer */
  char* _IO_read_end;   /* End of get area. */
  char* _IO_read_base;  /* Start of putback+get area. */
  char* _IO_write_base; /* Start of put area. */
  char* _IO_write_ptr;  /* Current put pointer. */
  char* _IO_write_end;  /* End of put area. */
  char* _IO_buf_base;   /* Start of reserve area. */
  char* _IO_buf_end;    /* End of reserve area. */
  /* The following fields are used to support backing up and undo. */
  char *_IO_save_base; /* Pointer to start of non-current get area. */
  char *_IO_backup_base;  /* Pointer to first valid character of backup area */
  char *_IO_save_end; /* Pointer to end of non-current get area. */

  struct _IO_marker *_markers;

  struct _IO_FILE *_chain;

  int _fileno;
#if 0
  int _blksize;
#else
  int _flags2;
#endif
  _IO_off_t _old_offset; /* This used to be _offset but it's too small.  */

#define __HAVE_COLUMN /* temporary */
  /* 1+column number of pbase(); 0 is unknown. */
  unsigned short _cur_column;
  signed char _vtable_offset;
  char _shortbuf[1];

  /*  char* _save_gptr;  char* _save_egptr; */

  _IO_lock_t *_lock;
#ifdef _IO_USE_OLD_IO_FILE
};
struct _IO_FILE_complete
{
  struct _IO_FILE _file;
#endif
#if defined _G_IO_IO_FILE_VERSION && _G_IO_IO_FILE_VERSION == 0x20001
  _IO_off64_t _offset;
# if defined _LIBC || defined _GLIBCPP_USE_WCHAR_T
  /* Wide character stream stuff.  */
  struct _IO_codecvt *_codecvt;
  struct _IO_wide_data *_wide_data;
  struct _IO_FILE *_freeres_list;
  void *_freeres_buf;
# else
  void *__pad1;
  void *__pad2;
  void *__pad3;
  void *__pad4;

  size_t __pad5;
  int _mode;
  /* Make sure we don't get into trouble again.  */
  char _unused2[15 * sizeof (int) - 4 * sizeof (void *) - sizeof (size_t)];
#endif
};

初始状态下，_IO_list_all 指向了一个有这些文件流构成的链表，IO_FILE有三个文件流是自动打开的，分别是stdin、stdout、stderr，这三个文件流在libc.so的data段，并且有符号表，这些符号都指向FILE结构的指针，分别是：

_IO_2_1_stderr_
_IO_2_1_stdout_
_IO_2_1_stdin_

_IO_FILE 结构外包裹着另一种结构_IO_FILE_plus，其中包含了一个重要的指针 vtable 指向了一系列函数指针，在 libc2.23 版本下，32 位的 vtable 偏移为 0x94，64 位偏移为 0xd8。

fread 是标准 IO 库函数，作用是从文件流中读数据，fread 的代码位于 / libio/iofread.c 中，函数名为_IO_fread，函数原型如下

size_t fread ( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream) ;
buffer 存放读取数据的缓冲区。
size：指定每个记录的长度。
count： 指定记录的个数。
stream：目标文件流。
返回值：返回读取到数据缓冲区中的记录个数

fwrite 同样是标准 IO 库函数，作用是向文件流写入数据，fwrite 的代码位于 / libio/iofwrite.c 中，函数名为_IO_fwrite，函数原型如下，

size_t fwrite(const void* buffer, size_t size, size_t count, FILE* stream);
buffer: 是一个指针，对 fwrite 来说，是要写入数据的地址;
size: 要写入内容的单字节数;
count: 要进行写入 size 字节的数据项的个数;
stream: 目标文件指针;
返回值：实际写入的数据项个数 count。

fopen 在标准 IO 库中用于打开文件，函数原型如下

FILE *fopen(char *filename, *type);
filename: 目标文件的路径
type: 打开方式的类型
返回值: 返回一个文件指针

总结一下 fopen 的操作是

• 使用 malloc 分配 FILE 结构
• 设置 FILE 结构的 vtable
• 初始化分配的 FILE 结构
• 将初始化的 FILE 结构链入 FILE 结构链表中
• 调用系统调用打开文件

fclose 是标准 IO 库中用于关闭已打开文件的函数，其作用与 fopen 相反。

int fclose(FILE *stream)

关闭一个文件流，使用 fclose 就可以把缓冲区内最后剩余的数据输出到磁盘文件中，并释放文件指针和有关的缓冲区

2、伪造vtable劫持程序流程

伪造 vtable 劫持程序流程的中心思想就是针对_IO_FILE_plus 的 vtable 动手脚，通过把 vtable 指向我们控制的内存，并在其中布置函数指针来实现。vtable 劫持分为两种，一种是直接改写 vtable 中的函数指针，通过任意地址写就可以实现。另一种是覆盖 vtable 的指针指向我们控制的内存，然后在其中布置函数指针。

3、利用IO_FILE泄露地址

p64(0x0FBAD1887) +p64(0)*3 + p8(0x88)  #从flag位置开始，修改为这样就可以泄露地址

_flags规则：_flag的高两位字节是由libc固定的，不同的libc可能存在差异，但是基本上都一样：0xfbad0000。高两位字节其实就是作为一个标识，标志这是一个什么文件。而低两位字节的位数规则决定了程序的执行状态。
_IO_do_write就是我们需要执行的目标函数，这个函数执行后会调用系统调用write输出输出缓冲区，传入_IO_do_write函数的参数为：stdout结构体、_IO_write_base（输出缓冲区起始地址）和size（_IO_write_end - _IO_write_base计算得来），如果我们事先在stdout的_IO_write_base的位置部署要输出的起始地址，那么在去利用_IO_do_write函数，即可打印部分内存地址，打印出来的内容就包含我们所需要泄露的libc。

我们只需要满足如下几条对_flags的设定，即可利用_IO_2_1_stdout泄露libc

#define _IO_MAGIC 0xFBAD0000
#define _IO_NO_WRITES 8
#define _IO_CURRENTLY_PUTTING 0x800
#define _IO_IS_APPENDING 0x1000
1、设置_flags & _IO_NO_WRITES = 0
2、设置_flags & _IO_CURRENTLY_PUTTING = 1
3、设置_flags & _IO_IS_APPENDING = 1
_flags = 0xFBAD1800
4、设置_IO_write_base指向想要泄露的位置，_IO_write_ptr指向泄露结束的地址(不需要一定设置指向结尾，程序中自带地址足够泄露libc)

lmx352470462

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FunnyBeast

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风之子martin

非常不错的讲解，学到了很多！