CreateProcessA参数型Shellcode的编码问题研究

宣布时间 2021-12-22
克日，，，，，，，在对WebAccess/SCADA系统的误差研究中，，，，，，，凯发k8ADLab的工控清静研究员发明了一个未被普遍谈论的误差使用手艺问题，，，，，，，即经由CreateProcessA参数举行转达的shellcode的编码问题。。。。。。


简朴来讲，，，，，，，该控制系统的误差由两个程序组成：焦点程序CoreProcess和辅助程序HelpProcess，，，，，，，焦点程序CoreProcess通过系统函数CreateProcessA来启动HelpProcess（同时转达了相关参数）。。。。。。其中，，，，，，，CoreProcess的简化代码如下：


代码.png


显然，，，，，，，HelpProcess的WinMain函数保存一个经典的栈溢出误差。。。。。。当lpCmdLine的数据长度凌驾400字节时，，，，，，，对buff的strcpy操作就会爆发溢出；；；；；当长度凌驾404字节时，，，，，，，就会笼罩到eipCallerNext，，，，，，，从而挟制HelpProcess的程序控制流。。。。。。


回溯代码可知，，，，，，，lpCmdLine的数据泉源是CoreProcess的CreateProcessA挪用，，，，，，，且是用户可控的。。。。。。因此，，，，，，，该误差的使用看起来是简朴的，，，，，，，只需要盘算好eipCallerNext的偏移量并使用shellcode填充buff即可。。。。。。该误差的使用链和客栈结构如下所示：


回溯代码.png

 

在使用历程中，，，，，，，接纳测试填充字符举行溢出时，，，，，，，eipCallerNext的笼罩总是准确的；；；；；但接纳metasploit的shellcode来溢出时，，，，，，，eipCallerNext的笼罩就变得不准确。。。。。。对数据举行较量后发明，，，，，，，shellcode在CoreProcess和HelpProcess是纷歧样的，，，，，，，即shellcode转达到HelpProcess后爆发了改变。。。。。。别的，，，，，，，通过实验metasploit的差别shellcode，，，，，，，发明这种改变没有显着的纪律可循。。。。。。


针对这个问题，，，，，，，ADLab的清静研究员举行了深入的剖析，，，，，，，弄清了CreateProcessA参数转达的shellcode的编码问题，，，，，，，并开发了自动化处置惩罚要领，，，，，，，从而兼容恣意shellcode。。。。。。


CreateProcessA的参数处置惩罚


Windows操作系统的内核是支持全球种种语言的，，，，，，，其提供统一的Unicode编码型内核态API；；；；；针对详细的国家或地区，，，，，，，Windows通过区域编码来实现外地语言支持，，，，，，，即Ansi字符串型的用户态API。。。。。。这些用户态API在内部先把Ansi字符串转换为Unicode字符串，，，，，，，然后再挪用内核态API；；；；；这个转换历程是透明的，，，，，，，用户编写的程序对此无感知。。。。。。


在Window操作系统上，，，，，，，1个Unicode字符由2个字节组成，，，，，，，1个Ansi字符由1个字节或2个字节组成。。。。。。当首字节的值是0到127时，，，，，，，它是1个ASCII字符，，，，，，，对应Unicode字符的2字节的内容就是该ASCII字符加1个填充字符0；；；；；例如，，，，，，，Ansi字符”A”，，，，，，，其对应的Unicode字符是”A\x00”。。。。。。当首字节的值大于127时，，，，，，，则目今字节和下个字节组合起来是一个区域语言的字符，，，，，，，区域语言字符保存对应的Unicode字符映射表；；；；；例如，，，，，，，”\xce\xd2”的“\xce”不是1个正当的ASCII字符，，，，，，，它只能和“\xd2”联相助为1其中文字符“我”，，，，，，，对应的Unicode字符是”\x11\x62”。。。。。。


如下所示，，，，，，，CreateProcessA就是一个Ansi编码型的用户态API，，，，，，，字符串”AAAA”会被自动转换为Unicode字符串并转达给HelpProcess，，，，，，，然后在挪用WinMain之前又被自动还原为Ansi字符串。。。。。。因此，，，，，，，关于Ansi字符串”AAAA”，，，，，，，CoreProcess和HelpProcess在程序开发上都无需做任何特另外处置惩罚。。。。。。


代码.png


通常情形下，，，，，，，CreateProcessA参数lpCmdline的泉源是可靠的，，，，，，，好比编译时预界说的字符串和API的返回值，，，，，，，此时lpCmdline都是准确的Ansi字符串。。。。。。因此，，，，，，，CreateProcess险些总能在Unicode和Ansi之间自由地准确转换。。。。。。


现实上，，，，，，，关于任何一门区域语言，，，，，，，其Ansi字符和Unicode字符的映射都不是逐一映射关系；；；；；即在2字节的所有取值空间中，，，，，，，Ansi字符表的有用项数总是小于Unicode字符表的有用项数。。。。。。这意味着，，，，，，，针对无法确认是区域语言的2个字节，，，，，，，若是强制视作Ansi字符则转换成Unicode字符后纷歧定能还原为初始的Ansi字符。。。。。。例如：”\xeb\x2a”是一条通例的jmp offset指令，，，，，，，它不是1个正当的中文字符；；；；；若是视作Ansi字符强制转换为Unicode字符则是”\x3f\x00”，，，，，，，再次转换为Ansi字符即是”?”，，，，，，，丧失了jmp offset指令的语义。。。。。。


因此，，，，，，，通过CreateProcessA的cmdline参数举行shellcode转达，，，，，，，必需要思量区域语言的Ansi字符和Unicode字符相互转换的问题。。。。。。


在本文的误差使用案例中，，，，，，，外地区域的语言是中文简体，，，，，，，对应Ansi编码表是GBK。。。。。。因此，，，，，，，必需要对metasploit的shellcode举行GBK编码，，，，，，，确保其是准确的Ansi字符串。。。。。。


GBK表的编码在2字节取值空间的规模是8140－FEFE，，，，，，，即第1字节的取值规模是0x81到0xFE，，，，，，，第2字节的取值是0x40到0xFE，，，，，，，如下所示：


 字节.png


别的，，，，，，，第2字节的现实有用取值尚有更多约束。。。。。。好比，，，，，，，第2字节不可为0X7F。。。。。。针对某些取值的字节，，，，，，，第2字节的取值比[0x40, 0xFE]的空间更小。。。。。。如下图所示，，，，，，，有的只能取该空间的后半部分，，，，，，，有的则只能取前半部分。。。。。。


关于shellcode来讲，，，，，，，其每个字节的取值在0到255之间都是完全正当的。。。。。。因此，，，，，，，本文的误差使用要实现shellcode的随意替换，，，，，，，必需要有一种要领来对shellcode中违反GBK编码的字节举行处置惩罚，，，，，，，从而阻止Ansi字符和Unicode字符间转换导致的shellcode字符被改变的问题。。。。。。一个基本的要领是凭证如下的流程对shellcode举行处置惩罚，，，，，，，其要害是对GBK表举行查表并修正汇编指令。。。。。。


 字节调解.png


以如下的shellcode为例，，，，，，，在扫描到字节0xEB时，，，，，，，发明是非ASCII字符且查表GBK效果是不保存，，，，，，，需要举行转换；；；；；盘问GBK表后发明，，，，，，，在0xEB之前插入0x90可以使得90 EB是一个正当的GBK字符，，，，，，，同时90EB 38又不改变原来的汇编语义，，，，，，，转换乐成。。。。。。同理，，，，，，，继续扫描到下一个字节0XEB时，，，，，，，再做同样的转换就可以。。。。。。可是，，，，，，，第2次的转换插入了新的字节0x90，，，，，，，导致了原始lab1对应的偏移量爆发了改变；；；；；原始lab的指令现实位于转后的lab+1位置，，，，，，，使得第一个0XEB的语义不法了。。。。。。因此，，，，，，，转换历程还要求跟踪指令区块的长度转变。。。。。。


转换汇编.png


除了指令区块的长度改变外，，，，，，，尚有其它兼容性问题。。。。。。好比，，，，，，，shellcode中特殊取值（典范有0）的字节处置惩罚问题，，，，，，，对shellcode的内嵌参数修改问题等。。。。。。因此，，，，，，，只管查表转换是最基础的步伐，，，，，，，但全表盘问的空间大，，，，，，，限制了shellcode的无邪性。。。。。。为相识决该问题，，，，，，，ADLab的清静研究员提出了一种基于盘算的shellcode编码要领。。。。。。


Shellcode盘算转换


首先，，，，，，，我们把shellcode分为两部分：头部的牢靠decoder和尾部的多变payload。。。。。。然后，，，，，，，接纳查表方法举行手工编写切合GBK编码的汇编代码。。。。。。其中，，，，，，，decoder的长度很有限，，，，，，，决议了这个编写的价钱不大；；；；；同时，，，，，，，多变payload是没有特殊限制的，，，，，，，通过编写对应的encoder来编码payload使其不违反GBK编码，，，，，，，又可以被decoder还原。。。。。。通过这种方法，，，，，，，对原始shellcode的选择和改变就完全不必体贴GBK编码问题，，，，，，，使得该误差的使用越发富厚。。。。。。


为了镌汰decoder的体积，，，，，，，我们设计了一种盘算要领来编码息争码，，，，，，，这样就不需要存储GBK字符表或者重大的规则。。。。。。原始shellcode编码时的盘算规则如下：


遇到字节是ASCII、0x80和0xff，，，，，，，直接保存。。。。。。


遇到字节是\x00，，，，，，，转换成加法运算符\x90和2个盘算数符\x80和\x80。。。。。。


遇到字节是\x90，，，，，，，转换成加法运算符\x90和2个盘算数符\x48和\x48。。。。。。


遇到2个字节可以转换为unicode字符，，，，，，，直接保存这2个字节。。。。。。


遇到前面都不可处置惩罚的字节，，，，，，，直接转换成加法运算符\x90和2个盘算数符，，，，，，，第1个是\x80，，，，，，，第2个是差值。。。。。。


接纳上述的编码要领后，，，，，，，任何shellcode都可以被转换为正当GBK字符串，，，，，，，并且decoder对payload的解码盘算也十分简朴，，，，，，，只需要如下的1条规则：


遇到字符是\x90，，，，，，，直接对后2个字符举行加法盘算，，，，，，，并用效果替换字符\x90。。。。。。 


至此，，，，，，，CreateProcessA参数转达的shellcode的编码问题就所有被约束在了只有一条规则的decoder代码中，，，，，，，很显然这是一个界线十明确确的局部问题，，，，，，，因此很容易就解决了。。。。。。接纳这种要领，，，，，，，本文的误差使用可以随意挪用metasploit中的shellcode，，，，，，，无需再担心它们的指令内部细节。。。。。。


在多语言情形下，，，，，，，shellcode若是不是直接的内存转达，，，，，，，则可能会被系统API函数所转换，，，，，，，从而导致其因在获得执行权之前爆发内容改变而无效。。。。。。因此，，，，，，，在误差使用历程中，，，，，，，需要注重shellcode是否受到多语言版本的API影响。。。。。。