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Binary analysis (Finding vulnerabilities)

Struct

Code Block
typedef struct ORDER{ char orderCode[8]; unsigned int orderNumber; char orderCandyName[8]; int candyCode; }; typedef struct CANDIES { char candyName[8]; unsigned int orderNumber; int candyCode; };

Main

해당 함수는 다음과 같은 기능을 합니다.
- 해당는 함수는 setCandy() 함수를 호출하여 Candy 정보를 설정합니다.
- 해당는 함수는 login() 함수를 호출하여 사용하여 계정정보를 확인합니다.
- 해당는 함수는 사용자가 login에 실패 할 경우 다음과 같이 동작합니다.
  - 해당 함수는 login이 실패시 사용자에게 계정을 생성 할 것인지 묻습니다.
    - 해당 함수는 addAccount() 함수를 이용해 새로운 계정을 생성합니다.
  - 그리고 해당 함수는 login을 3번 실패하면 프로그램은 종료됩니다.
- 해당는 함수는 사용자가 login에 성공하면 아래 기능들을 이용할 수 있습니다.
  - 제고 출력, 주문, 충전, 로그아웃
  - gLoginAccount→state 의 값이 1인 경우 "orderMenu", "Account" 기능을 이용 할 수 있습니다.

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해당 함수는 다음과 같은 기능을 합니다.
- 해당 함수는 사용자로 부터 ID,Password를 입력 받습니다.
- 해당 함수는 입력 받은 값을 전역 변수 gAccount[]에 존재하는지 확인합니다.
- 해당 함수는 인증에 성공하면, 해당 계정 정보가 저장된 gAccount[]의 주소를 전역변수 "gLoginAccount" 에 저장합니다.

Code Block

language	cpp
title	login()

signed __int64 login()
{
  size_t lenUserInputID; // rbx
  size_t lenID; // rax
  size_t lenUserInputPW; // rbx
  size_t lenPW; // rax
  signed int i; // [rsp+Ch] [rbp-34h]
  char id[8]; // [rsp+10h] [rbp-30h]
  char pw[8]; // [rsp+20h] [rbp-20h]
  unsigned __int64 v8; // [rsp+28h] [rbp-18h]

  v8 = __readfsqword(0x28u);
  memset(id, 0, 8uLL);
  memset(pw, 0, 8uLL);
  printf("\nEnter your ID.\n> ", 0LL);
  UserInput(id, 8LL);
  printf("Enter your Password.\n> ", 8LL);
  UserInput(pw, 8LL);
  for ( i = 0; i <= 2; ++i )
  {
    if ( gAccount[i].state )
    {
      lenUserInputID = strlen(id);
      if ( lenUserInputID == strlen(gAccount[i].fd->id) )
      {
        lenID = strlen(gAccount[i].fd->id);
        if ( !strncmp(gAccount[i].fd->id, id, lenID) )
        {
          lenUserInputPW = strlen(pw);
          if ( lenUserInputPW == strlen(gAccount[i].fd->pw) )
          {
            lenPW = strlen(gAccount[i].fd->pw);
            if ( !strncmp(gAccount[i].fd->pw, pw, lenPW) )
            {
              gLoginAccount = (struct ACCOUNT *)(32LL * i + 0x604220);
              printf("\nHi, %s", gAccount[i].fd->id);
              return 1LL;
            }
          }
        }
      }
    }
  }
  return 0LL;
}

...

해당 함수는 gLoginAccount->state의 값이 1인 경우 사용가능합니다.
해당 함수는 다음과 같은 기능을 합니다.
- 해당 함수는 사용 가능한 기능 목록을 출력합니다.
  - 계정 삭제, 비밀번호 변경
- 해당 함수는 사용자로 부터 사용할 기능의 번호를 입력 받아 해당 기능을 호출합니다.

Code Block

language	cpp
title	Account()

unsigned __int64 Account()
{
  int tmp; // eax
  signed int i; // [rsp+8h] [rbp-58h]
  signed int control; // [rsp+Ch] [rbp-54h]
  char funcList[3][22]; // [rsp+10h] [rbp-50h]
  unsigned __int64 v5; // [rsp+58h] [rbp-8h]

  v5 = __readfsqword(0x28u);
  control = 1;
  strcpy((char *)funcList, "Delete account");
  *(_DWORD *)&funcList[0][16] = 0;
  *(_WORD *)&funcList[0][20] = 0;
  strcpy(funcList[1], "Change password");
  *(_DWORD *)&funcList[1][16] = 0;
  *(_WORD *)&funcList[1][20] = 0;
  *(_OWORD *)&funcList[2][0] = (unsigned __int64)'tixE';
  *(_DWORD *)&funcList[2][16] = 0;
  *(_WORD *)&funcList[2][20] = 0;
  while ( control )
  {
    puts("\nAccount.");
    for ( i = 0; i <= 2; ++i )
      printf("%d) %s\n", (unsigned int)(i + 1), funcList[i]);
    printf("Command : ");
    tmp = retNumber(2LL);
    switch ( tmp )
    {
      case 2:
        changePW();
        break;
      case 3:
        control = 0;
        break;
      case 1:
        delAccount();
        break;
    }
  }
  return __readfsqword(0x28u) ^ v5;
}

...

해당 함수는 gLoginAccount->state의 값이 1인 경우 사용가능합니다.
해당 함수는 다음과 같은 기능을 합니다.
- 해당 함수는 사용 가능한 기능 목록을 출력합니다.
  - 주문 목록, 주문 목록 추가, 주문 목록 취소, 캔디 주문
- 해당 함수는 사용자로 부터 사용할 기능의 번호를 입력 받아 해당 기능을 호출합니다.

Code Block

language	cpp
title	orderMenu()

unsigned __int64 orderMenu()
{
  signed int i; // [rsp+8h] [rbp-88h]
  unsigned int control; // [rsp+Ch] [rbp-84h]
  char funcList[5][22]; // [rsp+10h] [rbp-80h]
  unsigned __int64 v4; // [rsp+88h] [rbp-8h]

  v4 = __readfsqword(0x28u);
  control = 1;
  strcpy((char *)funcList, "Order List");
  *(_DWORD *)&funcList[0][16] = 0;
  *(_WORD *)&funcList[0][20] = 0;
  strcpy(funcList[1], "Add to Order List");
  *(_WORD *)&funcList[1][20] = 0;
  *(_QWORD *)&funcList[2][0] = 'o lecnaC';
  *(_QWORD *)&funcList[2][8] = 'o s���en';
  *(_DWORD *)&funcList[2][16] = 'redr';
  *(_WORD *)&funcList[2][20] = '.';
  strcpy(funcList[3], "Order candy");
  *(_DWORD *)&funcList[3][16] = 0;
  *(_WORD *)&funcList[3][20] = 0;
  *(_OWORD *)&funcList[4][0] = (unsigned __int64)'tixE';
  *(_DWORD *)&funcList[4][16] = 0;
  *(_WORD *)&funcList[4][20] = 0;
LABEL_11:
  while ( control )
  {
    puts("\nOrder candy.");
    for ( i = 0; i <= 4; ++i )
      printf("%d) %s\n", (unsigned int)(i + 1), funcList[i]);
    printf("Command : ");
    switch ( (unsigned int)retNumber(2LL) )
    {
      case 1u:
        orderList();
        break;
      case 2u:
        addToOrderList();
        break;
      case 3u:
        orderCancel();
        break;
      case 4u:
        orderCandy();
        break;
      case 5u:
        control = 0;
        break;
      default:
        goto LABEL_11;
    }
  }
  return __readfsqword(0x28u) ^ v4;
}

...

다음과 같은 구조체를 사용합니다.

Code Block

language	cpp
title	struct ORDER, CANDIES

typedef struct ORDER{
    char orderCode[8];
    unsigned int  orderNumber;
    char orderCandyName[8];
    int  candyCode;
};

typedef struct CANDIES {
    char candyName[8];
    unsigned int  orderNumber;
    int candyCode;
};

...

해당 함수는 다음과 같은 기능을 합니다.
- 해당 함수는 checkCancel(i) 함수를 취소 가능한 주문을 확인하고, 주문 취소 가능한 목록을 출력합니다.
- 해당 함수는 취소 가능한 주문이 있으며, 사용자로 부터 주문 번호을 입력받습니다.
- 해당 함수는 입력 값을 검증한 후 reSort() 함수를 호출 해 주문을 취소합니다.

Code Block

language	cpp
title	orderCancel()

unsigned __int64 orderCancel()
{
  unsigned int i; // [rsp+Ch] [rbp-44h]
  int j; // [rsp+Ch] [rbp-44h]
  int orderCnt; // [rsp+10h] [rbp-40h]
  unsigned int canNum; // [rsp+1Ch] [rbp-34h]
  int cancelableList[10]; // [rsp+20h] [rbp-30h]
  unsigned __int64 v6; // [rsp+48h] [rbp-8h]

  v6 = __readfsqword(0x28u);
  orderCnt = 0;
  if ( gOrderCnt )
  {
    for ( i = 0; i < gOrderCnt; ++i )
    {
      if ( (unsigned int)checkCancel(i) )
      {
        cancelableList[orderCnt++] = i;
        printf("\n=*= Cancelable order (Order number : %d) =*=\n", i);
        printf("Order code: %s\n", gOrderList[i]);
        printf("Order count : %d\n", gOrderList[i]->orderNumber);
        printf("Order candy : %s\n", gOrderList[i]->orderCandyName);
        printf("Candy code: %d\n", (unsigned int)gOrderList[i]->candyCode);
      }
    }
    if ( orderCnt )
    {
      canNum = retNumber(2LL);
      for ( j = 0; j < orderCnt; ++j )
      {
        if ( cancelableList[j] == canNum )
          reSort(canNum);
      }
    }
  }
  else
  {
    puts("You have never ordered a product.");
  }
  return __readfsqword(0x28u) ^ v6;
}

...

해당 함수는 다음과 같은 기능을 합니다.
- 해당 함수는 사용자로 부터 캔디 주문의 진행 여부를 확인합니다.
- 해당 함수는 getStockNum() 함수를 사용해 gOrderList[]에 저장된 값이 gStock[]에 존재하는지 확인합니다.
  - 해당 함수는 gOrderList[]에 저장된 값 gStock[]에 존재 할 경우 다음과 같이 처리됩니다.
    - "gStock[]->candyNumber" 에 "gOrderList[]->orderNumber"의 값을 더하게 됩니다.
  - 해당 함수는 gOrderList[]에 저장된 값 gStock[]에 존재하지 않을 경우 다음과 같이 처리됩니다.
    - 해당 함수는 malloc() 함수를 사용하여 24 byte의 heap 영역을 할당합니다.
    - 해당 함수는 해당 영역에 캔디에 대한 정보를 저장합니다.
      - 사탕 이름, 가격, 캔디 정보가 저장되어 있는 주소 값
    - 그리고 해당 함수는 124 byte의 heap 영역을 할당해서, 해당 영역에 사용자로 부터 입력받은 캔디 정보를 저장합니다.
- 해당 함수는 gOrderList[]에 저장된 값 gStock[]에 모두 저장한 후, gOrderList[] 영역을 모두 해제 합니다.

Code Block

language	cpp
title	orderCandy()

unsigned __int64 orderCandy()
{
  struct STOCK *dest; // ST10_8
  unsigned int i; // [rsp+4h] [rbp-1Ch]
  int num; // [rsp+Ch] [rbp-14h]
  unsigned __int64 v4; // [rsp+18h] [rbp-8h]

  v4 = __readfsqword(0x28u);
  if ( gOrderCnt )
  {
    orderList();
    puts("\nWould you like to order these candies?");
    puts("0) Yes, 1) No");
    if ( !(unsigned int)retNumber(2LL) )
    {
      for ( i = 0; i < gOrderCnt; ++i )
      {
        num = getStockNum(i);
        if ( num )
        {
          gStock[num - 1]->candyNumber += gOrderList[i]->orderNumber;
        }
        else if ( (unsigned int)gStockCnt > 4 )
        {
          puts("The warehouse is full. Your new order can not be completed.");
        }
        else
        {
          puts("\nEnter information about newly added candy.");
          dest = (struct STOCK *)malloc(24uLL);
          strncpy(dest->candyName, gOrderList[i]->orderCandyName, 8uLL);
          dest->candyNumber = gOrderList[i]->orderNumber;
          printf("Enter the price of %s candy.\n", dest);
          dest->candyPrice = retNumber(5LL);
          printf("Enter a description of the %s candy.\n", dest);
          dest->candyDescription = (char *)malloc(124uLL);
          UserInput(dest->candyDescription, 124LL);
          gStock[gStockCnt++] = dest;
        }
      }
      while ( gOrderCnt )
      {
        free(gOrderList[gOrderCnt - 1]);
        gOrderList[gOrderCnt-- - 1] = 0LL;
      }
    }
  }
  else
  {
    puts("You have never ordered a product.");
  }
  return __readfsqword(0x28u) ^ v4;
}

...

해당 프로그램에서 취약성을 이해하기 위해 ACCOUNT 구조체에 대한 이해가 필요합니다.
- 해당 구조체는 전역 변수로 선언되어 있습니다.
- 해당 프로그램은 3개의 ACCOUNT 구조체를 사용합니다.
  - 첫번째 구조체에는 'Admin' 계정 정보가 저장되어 있습니다.
  - 2,3번째 구조체는 사용자가 생성한 계정의 정보가 저장됩니다.

Panel

title	struct ACCOUNT gAccount[3]

0x604220	Admin.state	Admin.number
0x604230	Admin.fd	Admin.bk
0x604240	gAccount[1].state	gAccount[1].number
0x604250	gAccount[1].fd	gAccount[1].bk
0x604260	gAccount[2].state	gAccount[2].number
0x604270	gAccount[2].fd	gAccount[2].bk

...

다음과 같이 UAF 취약성을 사용해 "gAccount[1].fd→state" 값을 변경할 수 있습니다.
- ACCOUNT 구조체의 크기는 128 byte 입니다.
- orderCandy() 함수에 dest->candyDescription(사탕의 정보를 입력하는 영역)에 할당되는 크기는 124 byte입니다.
- 해제된 "gAccount[1].fd"영역을 "dest→candyDescription" 에 할당받아야 합니다.
  - 해당 영역("dest→candyDescription")에 문자 8개 이상을 저장하면 "gAccount[1].fd→state" 영역을 덮어 쓸 수 있습니다.
주의 할 내용은 다음과 같습니다.
- UAF 공격시 제일 중요한 부분은 House of lore 공격을 위해 ACCOUNT 구조체와 같은 크기의 공간을 할당받고 해제 할 수 있어야 합니다.
  - 즉, 해제된 "gAccount[1].fd" 영역에 반드시 "dest->candyDescription"에 할당되는 영역이 할당되어야 합니다.
- 그리고 아래와 같은 영역이 "gAccount[1].fd" 영역에 할당되지 않도록 주의 해야 합니다.
  - 해당 프로그램은 사탕을 주문하기 위해서는 Order list에 구매할 사탕을 추가해야 합니다.
    - Order list에 구매할 사탕을 추가 때 마다 Heap 영역(24 byte)을 할당 받습니다.
  - 해당 프로그램은 주문한 사탕이 가게에 없는 제품이면 Heap 영역(24 byte)을 할당 받습니다.

Structure of Exploit code

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Binary analysis (Finding vulnerabilities)

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