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，，，Z6尊龙凯时ADLab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。。。。。