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逆向过elf程序都知道，GCC的canary，x86_64下从fs:0x28偏移处获取，32位下从gs:0x14偏移处获取。但知道canary如何产生，为什么在这里取的人比较少。
下面以x86_64平台为例，通过glibc源码分析一下。
看第一个问题：为什么从%fs:0x28处取。%fs寄存器被glibc定义为存放tls信息，查看tls结构：
typedef struct { void *tcb; /* Pointer to the TCB. Not necessarily the thread descriptor used by libpthread. */ dtv_t *dtv; void *self; /* Pointer to the thread descriptor. */ int multiple_threads; int gscope_flag; uintptr_t sysinfo; uintptr_t stack_guard; /* canary，0x28偏移 */ uintptr_t pointer_guard; …… } tcbhead_t;
可以看到%fs:0x28实际取的是当前线程控制块的stack_guard变量，这个变量在线程创建时已经固定。下面看第二个问题，stack_guard如何赋值的。
Linux加载器完成elf加载后，会将入口设置为_start，并在栈上为_start提供入参。_start的代码在sysdeps/x86_64/start.S文件中。
_start从栈上取参数，然后调用__libc_start_main()函数，这个函数也是在main()函数之前执行：
58 ENTRY (_start) 59 /* Clearing frame pointer is insufficient, use CFI. */ 60 cfi_undefined (rip) 61 /* Clear the frame pointer. The ABI suggests this be done, to mark 62 the outermost frame obviously. */ 63 xorl %ebp, %ebp 64 65 /* Extract the arguments as encoded on the stack and set up 66 the arguments for __libc_start_main (int (*main) (int, char **, char **), 67 int argc, char *argv, 68 void (*init) (void), void (*fini) (void), 69 void (*rtld_fini) (void), void *stack_end). 70 The arguments are passed via registers and on the stack: 71 main: %rdi 72 argc: %rsi 73 argv: %rdx 74 init: %rcx 75 fini: %r8 76 rtld_fini: %r9 77 stack_end: stack. */
__libc_start_main()首先以_dl_random这个全局变量为入参，生成canary，然后通过THREAD_SET_STACK_GUARD宏将canary赋值给tls的stack_guard变量。
198 /* Set up the stack checker‘s canary. */ 199 uintptr_t stack_chk_guard = _dl_setup_stack_chk_guard (_dl_random); 200 # ifdef THREAD_SET_STACK_GUARD 201 THREAD_SET_STACK_GUARD (stack_chk_guard); 202 # else 203 __stack_chk_guard = stack_chk_guard; 204 # endif
看下_dl_random哪里来的，在glibc源码中，有2处但实现大致相同：
126 /* Random data provided by the kernel. */ 127 void *_dl_random; 288 case AT_RANDOM: 289 _dl_random = (void *) av->a_un.a_val;
注意av这个变量，逆向跟踪发现其最终来自__libc_start_main()的argv参数。也就是_dl_random是由加载器提供的。而AT_RANDOM表示内核提供了接口，支持canary的随机数生成。可以使用下面命令查看：
kiiim@ubuntu :~/glibc-2.22$ LD_SHOW_AUXV=1 /bin/true grep AT_RANDOM AT_RANDOM: 0x7fffdaf776e9
看下实际代码中，这个内核接口指的是什么，canary值又如何取。
rand_size = CONFIG_SECURITY_AUXV_RANDOM_SIZE * sizeof(unsigned long); u_rand_bytes = NULL; if (rand_size) { unsigned char k_rand_bytes[CONFIG_SECURITY_AUXV_RANDOM_SIZE * sizeof(unsigned long)]; get_random_bytes(k_rand_bytes, rand_size); u_rand_bytes = (elf_addr_t __user *)STACK_ALLOC(p, rand_size); if (__copy_to_user(u_rand_bytes, k_rand_bytes, rand_size)) return -EFAULT; }
发现在内核中通过get_random_bytes()接口产生，并copy_to_user()到用户空间。而内核中的安全随机数，也推荐使用get_random_bytes()生成。下面看下实现：
//http://lxr.free-electrons.com/source/drivers/char/random.c void get_random_bytes(void *buf, int nbytes) { #if DEBUG_RANDOM_BOOT > 0 if (unlikely(nonblocking_pool.initialized == 0)) printk(KERN_NOTICE "random: %pF get_random_bytes called " "with %d bits of entropy available\n", (void *) _RET_IP_, nonblocking_pool.entropy_total); #endif trace_get_random_bytes(nbytes, _RET_IP_); extract_entropy(&nonblocking_pool, buf, nbytes, 0, 0); } EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes);
而看一下read /dev/urandom的内核实现：
static ssize_t urandom_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos) { int ret; if (unlikely(nonblocking_pool.initialized == 0)) printk_once(KERN_NOTICE "random: %s urandom read " "with %d bits of entropy available\n", current->comm, nonblocking_pool.entropy_total); nbytes = min_t(size_t, nbytes, INT_MAX >> (ENTROPY_SHIFT + 3)); ret = extract_entropy_user(&nonblocking_pool, buf, nbytes); trace_urandom_read(8 * nbytes, ENTROPY_BITS(&nonblocking_pool), ENTROPY_BITS(&input_pool)); return ret; }
可以看到get_random_bytes()与read /dev/urandom实现是相同的，都是通过extract_entropy*从"entropy pool"中取的随机数。只不过一个在内核空间用，将结果返回到一块内核buffer，一个在用户空间使用，将结果返回到一块用户buffer。
下面再来看下，程序中如何使用这个canary。分析a()函数：
void a() { int a = 3; char str[16]; }
x86_64平台汇编如下：
(gdb) disass a Dump of assembler code for function a: 0x000000000040055d <+0>: push %rbp 0x000000000040055e <+1>: mov %rsp,%rbp 0x0000000000400561 <+4>: sub $0x30,%rsp 0x0000000000400565 <+8>: mov %fs:0x28,%rax 0x000000000040056e <+17>: mov %rax,-0x8(%rbp) 0x0000000000400572 <+21>: xor %eax,%eax 0x0000000000400574 <+23>: movl $0x3,-0x24(%rbp) ;变量重排，a的地址低于str地址 0x000000000040057b <+30>: mov -0x8(%rbp),%rax 0x000000000040057f <+34>: xor %fs:0x28,%rax 0x0000000000400588 <+43>: je 0x40058f <a+50> 0x000000000040058a <+45>: callq 0x400440 <__stack_chk_fail@plt> 0x000000000040058f <+50>: leaveq 0x0000000000400590 <+51>: retq End of assembler dump.
可以看到，GCC的栈保护还实现了变量重排。但与微软实现不同，GCC取出canary后并没有与ebp异或，直接放到栈上。也就是说，同一线程中，所有的canary值都是相同的，通过调试验证也中如此：
Breakpoint 1, 0x000000000040056e in a () at 1.c:4 4 void a() { (gdb) p/x $rax $1 = 0xc609d364696f6000 (gdb) c Continuing. Breakpoint 2, 0x00000000004005a2 in b () at 1.c:9 9 void b() { (gdb) p/x $rax $2 = 0xc609d364696f6000 (gdb) c Continuing. Breakpoint 1, 0x000000000040056e in a () at 1.c:4 4 void a() { (gdb) p/x $rax $3 = 0xc609d364696f6000 (gdb)
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原文地址：http://www.cnblogs.com/kiiim/p/5621300.html
