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EMET下EAF机制分析以及模拟实现

发表于: 2022-9-5 20:51 13619

EMET下EAF机制分析以及模拟实现

修竹kirakira 活跃值

2022-9-5 20:51

13619

简单分析了一下EAF机制，主要是参考了一下github上面的项目然后自己重写了一个EMET模拟程序，这是EAF的分析部分。第一次发帖，有写的不对的地方请大家多多包涵。
代码的话看一下伪代码和实现流程就好了。因为具体实现的时候是和其他机制一起写的，所以看起来有点奇怪。

Enhanced Migigation Experience Toolkit(增强的缓解体验工具包)。EMET试图缓解漏洞攻击的影响，通过引入以下这些保护措施来实现缓解攻击的影响：

数据执行保护(DEP)、结构化异常处理程序覆盖保护(SEHOP) 、空页面保护(NullPage) 、堆喷射保护(HeapSpray) 、导出地址表访问过滤(EAF) 、导出地址表访问过滤增强版(EAF+) 、强制地址空间布局随机化(MandatoryASLR) 、由低而上的地址空间布局随机化(BottomUpASLR) 、Load Library 保护(LoadLib) 、内存保护(MemProt) 、ROP 调用者检查(Caller) 、ROP 模拟执行流(SimExecFlow)、堆栈支点(StackPivot) 、减少攻击面(ASR)

Export Address Table Access Filtering（导出地址表访问过滤），可以对访问导出地址表(EAT)的调用代码设置规则。

为了调用 API，shellcode 需要找到API加载的地址。通常shellcode会遍历所有已加载模块的导出地址表，寻找包含有用api的模块。通常涉及kernel32.dll，ntdll.dll 或 kernelbase.dll三个模块。EAF机制限制对Export Address Table (EAT)的读访问，一旦shellcode访问EAT，操作将被堵塞。

1.调用AddVectoredExceptionHandler注册异常处理函数

2.获得三个重要模块（kernel32.dll，ntdll.dll，kernelbase.dll）EAT地址

3.在上述获得的地址处加上内存断点

内存断点：调用VirtualProtect将关注的模块相应地址处加上页面保护属性PAGE_GUARD

4.当有shellcode访问被保护地址时，引发STATUS_GUARD_PAGE_VIOLATION （0x80000001）

STATUS_GUARD_PAGE_VIOLATION异常：如果程序尝试访问保护页中的地址，系统将引发STATUS_GUARD_PAGE_VIOLATION （0x80000001）异常。系统还会清除PAGE_GUARD修饰符，从而删除内存页的防护页状态

5.进入异常处理函数，在异常处理函数中获取发生异常的指令的地址，获得该地址所在的模块名，若不在白名单内，即为违规操作，调用TerminateProcess结束进程

6.若在白名单内，设置EFALG寄存器的TF标识，返回继续执行，进入单步调试异常，恢复该页面的PAGE_GUARD属性

图片描述

1.注册异常处理函数

2.获取模块的EAT地址

3.添加内存断点

调用VirtualProtect将关注的模块相应地址处加上页面保护属性PAGE_GUARD

4.shellcode访问被保护页面，引发异常

异常处理函数流程：

获得发生异常的指令的地址，判断该地址是否在某个模块内，若不在，即为违规操作，调用TerminateProcess结束进程

若在白名单内，设置EFALG寄存器的TF标识，返回继续执行，进入单步调试异常，恢复该页面的PAGE_GUARD属性。

1.在设置好断点以后写入测试代码，作用为读访问ntdll.dll的EAT地址测试代码如下

2.运行程序，断点跟踪进入异常处理函数
图片描述

3.当前访问ntdll.dll EAT地址的模块不在白名单内，调用TerminateProcess结束进程
图片描述

4.若在白名单内，设置EFLAG寄存器的TF位
图片描述

5.进入单步调试异常恢复PAGE_GUARD
图片描述

6.可见白名单访问受保护页面后引发0x80000001，然后又进入0x80000004异常
图片描述

相比EAF机制增加了更多检测点，代码逻辑一样。增加功能如下：

可检测堆栈寄存器（ESP/EBP）是否超出访问范围，检测对特定模块的DOS_HEADER/NT_HEADERS的内存读取访问。

增加检测模块：

1.调用AddVectoredExceptionHandler注册异常处理函数

2.对LoadLibrary系列函数进行InlineHook，当应用程序加载特定模块时进行拦截，获取加载模块的模块信息

3.在上述获得的模块DOS_HEADER/NT_HEADERS处添加内存断点：

调用VirtualProtect将关注的模块相应地址处加上页面保护属性PAGE_GUARD

4.当有shellcode访问被保护页面时，引发STATUS_GUARD_PAGE_VIOLATION （0x80000001）异常

6.若在白名单内，设置EFALG寄存器的TF标识，返回继续执行，进入单步调试异常，恢复该页面的PAGE_GUARD属性
图片描述

1.注册异常处理函数

2.对LoadLibrary系列函数进行InlineHook，当应用程序加载特定模块时进行拦截，获取加载模块的模块信息，添加内存断点

3.shellcode访问被保护页面，引发异常

异常处理函数流程：

获得发生异常的指令的地址，判断该地址是否在某个模块内，若不在，即为违规操作，调用TerminateProcess结束进程

若在白名单内，设置EFALG寄存器的TF标识，返回继续执行，进入单步调试异常，恢复该页面的PAGE_GUARD属性。

1.在设置好断点以后写入测试代码，作用为读访问mshtml.dll的基地址测试代码如下

2.加载目标模块时，进入EAFPlus初始化函数
图片描述

3.获得加载模块的信息，添加内存断点
图片描述

4.当前访问mshtml.dll 基地址的模块不在白名单内，调用TerminateProcess结束进程
图片描述

5.若在白名单内，设置TF标志位
图片描述

6.进入单步调试异常恢复PAGE_GUARD
图片描述

7.可见白名单访问受保护页面后引发0x80000001，然后又进入0x80000004异常
图片描述

GitHub - sheri31/EMET_Simulator: Simulate EMET

GitHub - codingtest/EMET: reversed emet tool

Maxwell/MemGuard.cpp at db4d8b189ff2f39f7c5235bb6a1a9974f7532a8c · endgameinc/Maxwell · GitHub

AddVectoredExceptionHandler(0, EAFVectoredHandler);

void * GetModuleEAT(DWORD_PTR ModuleBase)
{

    IMAGE_DOS_HEADER* ImageDosHeader = NULL;

    IMAGE_OPTIONAL_HEADER*  ImageOptionalHeader = NULL;

    PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY ImageExportDirectory;

    PULONG  AddressOfFunctions;

    ImageDosHeader = (IMAGE_DOS_HEADER *)ModuleBase;

    ImageOptionalHeader = (IMAGE_OPTIONAL_HEADER*)((BYTE*)ModuleBase + ImageDosHeader->e_lfanew + 24);

    ImageExportDirectory = (PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY)((BYTE*)ModuleBase + ImageOptionalHeader->DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT].VirtualAddress);
 
    AddressOfFunctions = (ULONG*)((BYTE*)ModuleBase + ImageExportDirectory->AddressOfFunctions);

    return (void*)AddressOfFunctions;
}

void * GetModuleEAT(DWORD_PTR ModuleBase)

{

IMAGE_DOS_HEADER* ImageDosHeader = NULL;

IMAGE_OPTIONAL_HEADER* ImageOptionalHeader = NULL;

PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY ImageExportDirectory;

PULONG AddressOfFunctions;

ImageDosHeader = (IMAGE_DOS_HEADER *)ModuleBase;

ImageOptionalHeader = (IMAGE_OPTIONAL_HEADER*)((BYTE*)ModuleBase + ImageDosHeader->e_lfanew + 24);

ImageExportDirectory = (PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY)((BYTE*)ModuleBase + ImageOptionalHeader->DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT].VirtualAddress);

AddressOfFunctions = (ULONG*)((BYTE*)ModuleBase + ImageExportDirectory->AddressOfFunctions);

return (void*)AddressOfFunctions;

}

DWORD EAF() {

    DWORD dwRet = 0;

    EnterCriticalSection(&g_CriSec);
 
    for (int i = 0; i < 3; i++) {

        DWORD_PTR ModuleBase = (DWORD_PTR)GetModuleHandle(LPCTSTR(g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleName));

        g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase = ModuleBase;

        g_Info.SystemDllInfo[i].dwEATAddr = GetModuleEAT(ModuleBase);

        g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleSize = GetModuleSize(ModuleBase);

        g_Info.SystemDllInfo[i].dwPageAddrOfEAT = g_Info.SystemDllInfo[i].dwEATAddr & 0xFFFFF000;

        g_Info.SystemDllInfo[i].dwSize = 0x1000;
 
        MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;

        VirtualQuery((PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwEATAddr, &mbi, sizeof(MEMORY_BASIC_INFORMATION));

        if (mbi.State == MEM_COMMIT)

        {

            if (!(mbi.Protect & PAGE_GUARD))

            {

                DWORD NewProtect = 0;

                DWORD OldProtect = 0;

                DWORD dwSize = g_Info.SystemDllInfo[i].dwSize;

                PVOID dwBaseAddress = (PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwPageAddrOfEAT;

                NewProtect = mbi.Protect | PAGE_GUARD;

                g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect = NewProtect;

                dwRet = pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &dwBaseAddress, &dwSize, NewProtect, &OldProtect);    

            }

        }

    }

    LeaveCriticalSection(&g_CriSec);

    return dwRet;
}

DWORD EAF() {

DWORD dwRet = 0;

EnterCriticalSection(&g_CriSec);

for (int i = 0; i < 3; i++) {

DWORD_PTR ModuleBase = (DWORD_PTR)GetModuleHandle(LPCTSTR(g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleName));

g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase = ModuleBase;

g_Info.SystemDllInfo[i].dwEATAddr = GetModuleEAT(ModuleBase);

g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleSize = GetModuleSize(ModuleBase);

g_Info.SystemDllInfo[i].dwPageAddrOfEAT = g_Info.SystemDllInfo[i].dwEATAddr & 0xFFFFF000;

g_Info.SystemDllInfo[i].dwSize = 0x1000;

MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;

VirtualQuery((PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwEATAddr, &mbi, sizeof(MEMORY_BASIC_INFORMATION));

if (mbi.State == MEM_COMMIT)

{

if (!(mbi.Protect & PAGE_GUARD))

{

DWORD NewProtect = 0;

DWORD OldProtect = 0;

DWORD dwSize = g_Info.SystemDllInfo[i].dwSize;

PVOID dwBaseAddress = (PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwPageAddrOfEAT;

NewProtect = mbi.Protect | PAGE_GUARD;

g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect = NewProtect;

dwRet = pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &dwBaseAddress, &dwSize, NewProtect, &OldProtect);

}

LeaveCriticalSection(&g_CriSec);

return dwRet;

}

if (pExceptionRecord->ExceptionCode == STATUS_GUARD_PAGE_VIOLATION)

    {

        if (g_Info.EAF)

        {

            int nIndexDll = 0;

            DWORD dwEip = dwCurEip;

            ULONG_PTR uTargetAddress = pExceptionRecord->ExceptionInformation[1];//不可访问数据的虚拟地址
 
            //判断发生异常处的堆栈指针（EBP，ESP）和当前线程是否一致，不一致直接退出进程

            CheckStack(pExceptionInfo);
 
            if (GetModuleHandleExA(GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_FROM_ADDRESS | GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_UNCHANGED_REFCOUNT, (LPCSTR)dwEip, &AttckModuleHandle))

            {

                if (!AttckModuleHandle)

                {

                    ErrorReport();

                }

                else

                {

                    GetModuleName(AttckModuleHandle, AttackModuleName);

                    if (ModuleInWhiteList(AttackModuleName) == FALSE) {

                        ErrorReport();

                    }
 
                }

            }

            else

            {

                ErrorReport();

            }

            GetModuleHandleExA(GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_FROM_ADDRESS | GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_UNCHANGED_REFCOUNT, (LPCTSTR)uTargetAddress, &TargetModuleHandle);

            GetModuleName(TargetModuleHandle, TargetModuleName);
 
            for (nIndexDll = 0; nIndexDll < 13; nIndexDll++)

            {

                if (strcmp((const char *)(g_Info.SystemDllInfo[nIndexDll].dwModuleName), TargetModuleName) == 0)

                {

                    g_Info.SystemDllInfo[nIndexDll].dwNoGuard = 1;

                    break;

                }
 
            }
 
            //如果发生异常处地址在整个模块内，设置该模块的寄存器信息

            if (g_Info.SystemDllInfo[nIndexDll].dwNoGuard)

            {

                pContextRecord->EFlags |= 0x100;

            }

            return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;

        }

        return EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;

    }
}

//此处EAF和EAF+一起判断

for (int i = 0; i < 13; i++) 
{

    if (g_Info.SystemDllInfo[i].dwNoGuard)

    {

        if (g_Info.EAF)

        {

            g_Info.SystemDllInfo[i].dwNoGuard = 0;

            SIZE_T ProtectSize = 0x1000;

            PVOID pProtectEATAddr;

            PVOID pProtectMZAddr;

            PVOID pProtectPEAddr;

            DWORD OldProtect = 0;

            if (i < 3)

            {

                pProtectEATAddr = (PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwPageAddrOfEAT;

                pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &pProtectEATAddr, &ProtectSize, g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect, &OldProtect);

            }

            else

            {

                pProtectMZAddr = (PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase;

                pProtectPEAddr = (PVOID)(IMAGE_NT_HEADERS*)((BYTE*)g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase + ((IMAGE_DOS_HEADER*)g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase)->e_lfanew);

                pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &pProtectMZAddr, &ProtectSize, g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect, &OldProtect);

                pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &pProtectPEAddr, &ProtectSize, g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect, &OldProtect);
 
            }

            return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;
 
        }

    }
}

if (pExceptionRecord->ExceptionCode == STATUS_GUARD_PAGE_VIOLATION)

{

if (g_Info.EAF)

{

int nIndexDll = 0;

DWORD dwEip = dwCurEip;

ULONG_PTR uTargetAddress = pExceptionRecord->ExceptionInformation[1];//不可访问数据的虚拟地址

//判断发生异常处的堆栈指针（EBP，ESP）和当前线程是否一致，不一致直接退出进程

CheckStack(pExceptionInfo);

if

(GetModuleHandleExA(GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_FROM_ADDRESS | GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_UNCHANGED_REFCOUNT, (LPCSTR)dwEip, &AttckModuleHandle))

{

if (!AttckModuleHandle)

{

ErrorReport();

}

else

{

GetModuleName(AttckModuleHandle, AttackModuleName);

if (ModuleInWhiteList(AttackModuleName) == FALSE) {

ErrorReport();

}

else

{

ErrorReport();

}

GetModuleHandleExA(GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_FROM_ADDRESS | GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_UNCHANGED_REFCOUNT, (LPCTSTR)uTargetAddress, &TargetModuleHandle);

GetModuleName(TargetModuleHandle, TargetModuleName);

for (nIndexDll = 0; nIndexDll < 13; nIndexDll++)

{

if (strcmp((const char *)(g_Info.SystemDllInfo[nIndexDll].dwModuleName), TargetModuleName) == 0)

{

g_Info.SystemDllInfo[nIndexDll].dwNoGuard = 1;

break;

}

//如果发生异常处地址在整个模块内，设置该模块的寄存器信息

if (g_Info.SystemDllInfo[nIndexDll].dwNoGuard)

{

pContextRecord->EFlags |= 0x100;

}

return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;

}

return EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;

}

//此处EAF和EAF+一起判断

for (int i = 0; i < 13; i++)

{

if (g_Info.SystemDllInfo[i].dwNoGuard)

{

if (g_Info.EAF)

{

g_Info.SystemDllInfo[i].dwNoGuard = 0;

SIZE_T ProtectSize = 0x1000;

PVOID pProtectEATAddr;

PVOID pProtectMZAddr;

PVOID pProtectPEAddr;

DWORD OldProtect = 0;

if (i < 3)

{

pProtectEATAddr = (PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwPageAddrOfEAT;

pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &pProtectEATAddr, &ProtectSize, g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect, &OldProtect);

}

else

{

pProtectMZAddr = (PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase;

pProtectPEAddr = (PVOID)(IMAGE_NT_HEADERS*)((BYTE*)g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase + ((IMAGE_DOS_HEADER*)g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase)->e_lfanew);

pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &pProtectMZAddr, &ProtectSize, g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect, &OldProtect);

pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &pProtectPEAddr, &ProtectSize, g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect, &OldProtect);

}

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