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[原创]Windows XP SP1利用UEF机制进行堆溢出漏洞利用
发表于: 2024-8-28 13:04 5354

[原创]Windows XP SP1利用UEF机制进行堆溢出漏洞利用

2024-8-28 13:04
5354

本文是对fuzzysecurity教程Heap Overflows For Humans 101学习过程的记录,网上很多师傅介绍过。我在学习过程中也是看了很多师傅介绍的文章才成功完成漏洞利用,希望这篇文章也能给在学习堆溢出漏洞的读者有所帮助。

编译成程序 HeapOver.exe

用 mona 插件执行命令!mona pattern_create 400生成 400 个字符
image.png

用调试器打开文件,在文件窗口中的参数(Arguments)一栏输入这 400 个字符
image.png
点击运行,程序运行到地址 0x77F5234C发生内存访问异常,第一个分配的堆块地址已经打印出来是0x003D0688
image.png
此时的 EAX = 0x41326A41,ECX = 316A4130,EAX 和 ECX 均被溢出数据所覆盖,所以在执行MOV DWORD PTR DS:[EAX], ECX时无法正常访问0x41326A41的数据,造成内存访问异常。
image.png
下面使用 mona 命令!mona pattern_offset 0x41326A41计算一下 EAX 偏移值,结果为276
image.png
!mona pattern_offset 0x316A4130计算一下 ECX 偏移值,结果为272
image.png
每个堆块的起始处是一个 8 字节的 HEAP_ENTRY 结构

为了满足 8 字节对齐,堆管理器会在第一个堆块后面填充 4 字节,也就是UnusedBytes,260 + 4 可以整除 8。根据前面的源代码可知,程序在拷贝 400 个字符串后面,分配了第二个堆内存。Windows XP 在管理堆内存时,会使用两个双链表指针,ECX 为前一指针的值,而 EAX 为后 一指针的值。
根据以上信息,可以分析通过参数传入的 400 个字符所覆盖的部分内存区域如下所示:
image.png
系统在管理堆时会做如下操作:

该操作的目的是在分配内存时改变链表的指向。堆管理的操作的本质是对链表的修改。双向链表拆卸一个节点的代码应该类似于下面的:

上面在实际环境下对应的汇编代码如下:
image.png
此时 EAX 是进行漏洞利用的理想溢出点,因为mov [eax],ecx可以向内存任意地址写入任意数据。例如在 ECX 写入一个函数入口点,在 EAX 写入 shellcode 地址,如下图所示。
image.png
这样一来,在mov [eax],ecx执行后,函数入口地址就会被替换为 shellcode 的地址,现在关键的问题是如何找到可供利用的函数。

在造成堆溢出后,程序遇到内存访问异常,会触发异常处理机制,调用KiUserExceptionDispatcher分发异常,当 SEH 链上的异常处理程序都未能处理异常时,系统会调用UnhandledExceptionFilter进行处理,这个函数负责显示一个错误对话框,来指出错误的原因,这就是一般的程序出错时显示错误对话框的异常处理机制,也被称作 UEF 机制。

UnhandledExceptionFilter可以放在一个距离堆块数据偏移 276 个字节的位置,shellcode 的地址可以放在距离堆块数据偏移 2762 个字节的地方,如下图所示。
image.png
这样在程序发生内存访问异常时,系统会调用UnhandledExceptionFilter函数,但因为mov [eax],ecxUnhandledExceptionFilter函数地址所指向的内容被替换成了shellcode。因此系统在调用UnhandledExceptionFilter处理异常时,实际上是在执行 shellcode。
这就是利用 windows UEF 机制进行堆溢出漏洞利用的基本原理。接下来需要弄清楚的是UnhandledExceptionFilter地址和 shellcode 的存放地址。

在 Windows XP SP1 中,系统的默认异常处理函数地址是固定的。默认异常处理指针通过如下函数来设置:

默认异常处理指针通过如下函数来调用:

在调试器搜索SetUnhandledExceptionFilter 地址,UnhandledExceptionFilter地址为0x77ED73B4
image.png
在内存窗口查看了0x77ED73B4处的值为0x77C26E79,也就是说系统调用UnhandledExceptionFilter后会跳转到0x77C26E79执行。
image.png

继续上面的调试,即在遇到内存访问错误后,按shift + F7继续调试,在77E9311E FFD0 CALL EAX 断下之后,查看 EAX 的值是0x77C26E79,这也就意味着此时UnhandledExceptionFilter的起始地址传送到了EAX 中,并通过CALL EAX进行异常处理。
查看此时的寄存器窗口,EDI 的值0x0012F8BC
image.png
发现EDI + 0x74 0x0012F930 的值为0x003D0790,这是指向第一个堆区内部某处的指针。
image.png
所以我们将 shellcode 存放在[EDI + 0x74],这样 Call [EDI + 0x74]就可以执行 shellcode。在netapi32.dllmsvcrt.dll 等动态链接库中可以找到这种指令,所以程序的源代码需要加载这些 dll,以方便利用。搜索后找到了该指令,地址为0x77C3BBAD
image.png

综上:

以下是一个用于测试的 shellcode ,测试一下第一次跳转是否有效,即程序调用UnhandledExceptionFilter 后 exploit 能否控制程序跳转到 第一个堆区中。

image.png

将上面生成的 exploit 调试一下发现,程序确实成功跳转到了第一个堆区中,但由于 INT 3 指令中断,无法自行向下继续执行 shellcode。即使手动向下执行,也会遇到0x77C3BBAD0x77ED73B4这两块数据的阻碍。
image.png
shellcode 需要修改一下,用\x44 或者\x90 填充缓冲区,在精准覆盖溢出点后造成堆溢出后,第一次跳转到堆区中的 shellcode 的起始地址0x003D0790,第一个堆区应该填充0x003D0790 - 0x3D0688 即 264 个字符;再经由第二个跳转指令 JMP,跳过0x77C3BBAD0x77ED73B4这两块数据的阻碍,最终执行 payload。

在此之前先确定WinExec()函数的地址,以方便构造一个可以弹出计算器的 payload,以检验漏洞利用是否成功。
使用 PE 工具查看系统的 kernel32.dll,加载基址为77E60000
image.png
WinExec()函数的偏移地址为0x0000FD35
image.png
所以WinExec()函数的加载地址为0x77E6FD35

以下是完善后的 shellcode 的执行逻辑:
image.png

将上面的 Python 脚本保存为1.py, 和程序HeapOver.exe放在同一个文件夹中,可以通过 CMD 命令执行上面的 Python 脚本弹出计算器。
image.png
也可以生成 exploit 的字符串后,传入参数,再次调试运行,查看漏洞利用的细节。
堆溢出造成内存访问错误时,ECX = 0x77C3BBAD,EAX = 0x77ED73B4,说明精准覆盖了第二个堆块的双链表指针。
image.png
运行到77E9311E FFD0 CALL EAX时,EAX 的值是0x77C3BBAD,说明系统调用异常处理函数UnhandledExceptionFilter时,可以顺利跳转到CALL DWORD PTR DS:[EDI+74],执行 shellcode。
image.png
单步执行,指令正是CALL DWORD PTR DS:[EDI+74]
image.png
再单步执行一次,跳转到了0x003D0790就可以看到真正的 payload
image.png
跳转指令执行后就可以顺利执行 payload 弹出计算器了。
image.png

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
  
int foo(char *buf);
 
int main(int argc, char *argv[])
{
        HMODULE l;
        l = LoadLibrary("msvcrt.dll");
        l = LoadLibrary("netapi32.dll");
        printf("\n\nHeapoverflow program.\n");
        if(argc != 2)
                return printf("ARGS!");
        foo(argv[1]);
        return 0;
}
 
int foo(char *buf)
{
    HLOCAL h1 = 0, h2 = 0;
    HANDLE hp;
 
    hp = HeapCreate(0,0x1000,0x10000);
    if(!hp)
      return printf("Failed to create heap.\n");
 
    h1 = HeapAlloc(hp,HEAP_ZERO_MEMORY,260);
    printf("HEAP: %.8X %.8X\n",h1,&h1);
 
    strcpy((char*)h1,buf);
 
    h2 = HeapAlloc(hp,HEAP_ZERO_MEMORY,260);
    printf("hello");
    return 0;
}
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
  
int foo(char *buf);
 
int main(int argc, char *argv[])
{
        HMODULE l;
        l = LoadLibrary("msvcrt.dll");
        l = LoadLibrary("netapi32.dll");
        printf("\n\nHeapoverflow program.\n");
        if(argc != 2)
                return printf("ARGS!");
        foo(argv[1]);
        return 0;
}
 
int foo(char *buf)
{
    HLOCAL h1 = 0, h2 = 0;
    HANDLE hp;
 
    hp = HeapCreate(0,0x1000,0x10000);
    if(!hp)
      return printf("Failed to create heap.\n");
 
    h1 = HeapAlloc(hp,HEAP_ZERO_MEMORY,260);
    printf("HEAP: %.8X %.8X\n",h1,&h1);
 
    strcpy((char*)h1,buf);
 
    h2 = HeapAlloc(hp,HEAP_ZERO_MEMORY,260);
    printf("hello");
    return 0;
}
Aa0Aa1Aa2Aa3Aa4Aa5Aa6Aa7Aa8Aa9Ab0Ab1Ab2Ab3Ab4Ab5Ab6Ab7Ab8Ab9Ac0Ac1Ac2Ac3Ac4Ac5Ac6Ac7Ac8Ac9Ad0Ad1Ad2Ad3Ad4Ad5Ad6Ad7Ad8Ad9Ae0Ae1Ae2Ae3Ae4Ae5Ae6Ae7Ae8Ae9Af0Af1Af2Af3Af4Af5Af6Af7Af8Af9Ag0Ag1Ag2Ag3Ag4Ag5Ag6Ag7Ag8Ag9Ah0Ah1Ah2Ah3Ah4Ah5Ah6Ah7Ah8Ah9Ai0Ai1Ai2Ai3Ai4Ai5Ai6Ai7Ai8Ai9Aj0Aj1Aj2Aj3Aj4Aj5Aj6Aj7Aj8Aj9Ak0Ak1Ak2Ak3Ak4Ak5Ak6Ak7Ak8Ak9Al0Al1Al2Al3Al4Al5Al6Al7Al8Al9Am0Am1Am2Am3Am4Am5Am6Am7Am8Am9An0An1An2A
Aa0Aa1Aa2Aa3Aa4Aa5Aa6Aa7Aa8Aa9Ab0Ab1Ab2Ab3Ab4Ab5Ab6Ab7Ab8Ab9Ac0Ac1Ac2Ac3Ac4Ac5Ac6Ac7Ac8Ac9Ad0Ad1Ad2Ad3Ad4Ad5Ad6Ad7Ad8Ad9Ae0Ae1Ae2Ae3Ae4Ae5Ae6Ae7Ae8Ae9Af0Af1Af2Af3Af4Af5Af6Af7Af8Af9Ag0Ag1Ag2Ag3Ag4Ag5Ag6Ag7Ag8Ag9Ah0Ah1Ah2Ah3Ah4Ah5Ah6Ah7Ah8Ah9Ai0Ai1Ai2Ai3Ai4Ai5Ai6Ai7Ai8Ai9Aj0Aj1Aj2Aj3Aj4Aj5Aj6Aj7Aj8Aj9Ak0Ak1Ak2Ak3Ak4Ak5Ak6Ak7Ak8Ak9Al0Al1Al2Al3Al4Al5Al6Al7Al8Al9Am0Am1Am2Am3Am4Am5Am6Am7Am8Am9An0An1An2A
kd> dt _HEAP_ENTRY
ntdll!_HEAP_ENTRY
   +0x000 Size             : Uint2B//堆块的大小,以分配粒度为单位
   +0x002 PreviousSize     : Uint2B//前一个堆块的大小
   +0x004 SmallTagIndex    : UChar //用于检查堆溢出的Cookie
   +0x005 Flags            : UChar //标志
   +0x006 UnusedBytes      : UChar //为了对齐而多分配的字节数
   +0x007 SegmentIndex     : UChar //这个堆块所在堆段的序号
kd> dt _HEAP_ENTRY
ntdll!_HEAP_ENTRY
   +0x000 Size             : Uint2B//堆块的大小,以分配粒度为单位
   +0x002 PreviousSize     : Uint2B//前一个堆块的大小
   +0x004 SmallTagIndex    : UChar //用于检查堆溢出的Cookie
   +0x005 Flags            : UChar //标志
   +0x006 UnusedBytes      : UChar //为了对齐而多分配的字节数
   +0x007 SegmentIndex     : UChar //这个堆块所在堆段的序号
mov [ecx],eax
mov [eax+4],ecx
mov [ecx],eax
mov [eax+4],ecx
int remove(ListNode *node)
{
    node->blink->flink = node->flink;
    node->flink->blink = node->blink;
}
int remove(ListNode *node)
{
    node->blink->flink = node->flink;
    node->flink->blink = node->blink;

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2024-12-4 03:06
酒瓶椰子
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你的帖子非常有用,感谢分享!
2024-10-24 09:20
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楼主你好,我在跟101调试VEH的利用。负载使用的是文中21字节的calc。在跟踪调试的时候发现,在触发负载前,程序就会因为违法访问EDI 00351000而关闭。异常后继续进行才会进入到VEH链当中,弹出计算器。想请教下这问题出在哪里?

2024-10-24 09:19
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