Canery(金丝雀)的介绍与绕过

摘抄文献 ：https://blog.csdn.net/weixin_43713800/article/details/105273284

Canary 的意思是金丝雀，来源于英国矿井工人用来探查井下气体是否有毒的金丝雀笼子。工人们每次下井都会带上一只金丝雀。如果井下的气体有毒，金丝雀由于对毒性敏感就会停止鸣叫甚至死亡，从而使工人们得到预警。

当我们使用栈溢出进行攻击，或者覆盖返回地址时，会覆盖掉源数据。金丝雀机制就是在栈底插入cookie验证信息，如果cookie被覆盖就会验证失败。

Canary 与 Windows 下的 GS 保护都是缓解栈溢出攻击的有效手段。

Canary的使用（gcc）

可以在 GCC 中使用以下参数设置 Canary:

-fstack-protector 启用保护，不过只为局部变量中含有数组的函数插入保护
-fstack-protector-all 启用保护，为所有函数插入保护
-fstack-protector-strong
-fstack-protector-explicit 只对有明确 stack_protect attribute 的函数开启保护
-fno-stack-protector 禁用保护

canary的实现原理：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
  High
  Address |                 |
          +-----------------+
          | args            |
          +-----------------+
          | return address  |
          +-----------------+
  rbp =>  | old ebp         |
          +-----------------+
rbp-8 =>  | canary value    |
          +-----------------+
          | 局部变量        |
  Low     |                 |
  Address

Canary的绕过

给出常见的存在 Canary 的栈溢出利用思路，每种方法都有特定的环境要求。

一、泄露栈中的Canary

通过覆盖 Canary 最后一个 \x00 字节来打印出 4 位的 Canary 之后，计算好偏移，将 Canary 填入到相应的溢出位置，实现 Ret 到 getshell 函数中.

二、爆破Canary

虽然每次进程重启后的 Canary 不同 (相比 GS，GS 重启后是相同的)，但是同一个进程中的不同线程的 Canary 是相同的， 并且 通过 fork 函数创建的子进程的 Canary 也是相同的，因为 fork 函数会直接拷贝父进程的内存。我们可以利用这样的特点，彻底逐个字节将 Canary 爆破出来。 在著名的 offset2libc 绕过 linux64bit 的所有保护的文章中，作者就是利用这样的方式爆破得到的。

附爆破python代码：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
print "[+] Brute forcing stack canary "

start = len(p)
stop = len(p)+8

while len(p) < stop:
   for i in xrange(0,256):
      res = send2server(p + chr(i))

      if res != "":
         p = p + chr(i)
         #print "\t[+] Byte found 0x%02x" % i
         break

      if i == 255:
         print "[-] Exploit failed"
         sys.exit(-1)


canary = p[stop:start-1:-1].encode("hex")
print "   [+] SSP value is 0x%s" % canary

三、劫持__stack_chk_fail 函数

已知 Canary 失败的处理逻辑会进入到 __stack_chk_failed 函数，__stack_chk_failed 函数是一个普通的延迟绑定函数，可以通过修改 GOT 表劫持这个函数。

参见 ZCTF2017 Login，利用方式是通过 fsb 漏洞篡改 __stack_chk_fail 的 GOT 表，再进行 ROP 利用

四、覆盖 TLS 中储存的 Canary 值

已知 Canary 储存在 TLS 中，在函数返回前会使用这个值进行对比。当溢出尺寸较大时，可以同时覆盖栈上储存的 Canary 和 TLS 储存的 Canary 实现绕过。