应对ROP攻击：深入了解ARM架构下的PAC和BTI机制

2023-09-06 07:26:55

ARM架构中的ROP攻击防御：PAC和BTI

什么是ROP攻击？

ROP（Return-Oriented Programming）攻击是一种隐秘而强大的攻击技术，它利用合法指令序列来实现恶意代码的执行，绕过传统的安全措施。黑客通过精心构建指令序列，可以劫持程序控制流，窃取数据，植入恶意软件，甚至完全控制系统。

ARM架构中的防御机制：PAC和BTI

针对ROP攻击的威胁，ARM架构提出了两种有效的防御机制：PAC（Pointer Authentication Code）和BTI（Branch Target Identification）。

PAC：指针认证机制

PAC是一种指针认证机制，通过在指针中嵌入校验码来验证指针的合法性。当程序试图使用非法指针时，PAC校验码失效，触发安全防护机制，阻止攻击者的恶意操作。

代码示例：启用PAC

// 在编译器中添加编译选项 `-fPIE`
// 在链接器中添加链接选项 `-pie`

// 在程序中使用 __pac_stack_guard 变量存储 PAC 校验码
extern int __pac_stack_guard;

// 在程序的入口函数中，使用 __chkstk 指令验证 PAC 校验码
__asm__("mov r0, #0\n"
       "bl __chkstk\n"
       "ldr r0, [sp]\n"
       "cmp r0, #0\n"
       "bne 1f\n"
       "b 2f\n"
       "1:\n"
       // 触发安全防护机制
       "b .");

BTI：分支目标识别机制

BTI是一种分支目标识别机制，通过在分支指令中嵌入目标地址的校验码来验证分支指令的合法性。当程序试图跳转到非法地址时，BTI校验码失效，触发安全防护机制，阻止攻击者的跳转操作。

代码示例：启用BTI

// 在编译器中添加编译选项 `-fbti`
// 在链接器中添加链接选项 `-bti=on`

// 在程序中使用 __bti_target 变量存储 BTI 校验码
extern int __bti_target;

// 在程序的跳转指令中，使用 __chkbr 指令验证 BTI 校验码
__asm__("mov r0, #0\n"
       "bl __chkbr\n"
       "ldr r0, [sp]\n"
       "cmp r0, #0\n"
       "bne 1f\n"
       "b 2f\n"
       "1:\n"
       // 触发安全防护机制
       "b .");