windows堆栈溢出利用的七种方式

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windows下的堆栈溢出攻击和unix下的，原理基本相同。但是，由于windows用户进程地址空间分配和堆栈处理有其独立的特点，导致了windows 环境下堆栈溢出攻击时，使用的堆栈溢出字符串，与unix下的，区别很大。另外，windows的版本也导致了windows下的exploit不具有通用性。windows版本不同，而exploit使用了很多动态链接库里面的库函数，其地址都是与dll的版本有关系的。不同的dll版本，里面的库函数的偏移地址就可能（注意：是可能）不同。因为windows的patch天天有，他的一些dll就更新很快。甚至可能不同语言版本的windows，其核心dll的版本都不同。用户的dll一变更，那么，我们的exploit里面的shellcode就要重新写。

  为了解决这个问题，我想我们可以尽量减少固定地址的使用。即，使用GetProcAddress来获得我们将使用的每一个系统函数，当然这就大大加长了我们的shellcode。但是，这也无法消除对kernel32.dll的中LoadLibrary和GetProcAddress的地址的直接引用，因为这两个是shellcode中最基本的函数，自然就导致了对kernel32.dll版本的依赖。

一、利用VEH

   向量化异常处理（VEH，Vectored Exception Handling）最初是在XP中公布，它的优先级高于SEH，并且VEH是存在堆中的，它是你在代码中明确添加的，并不伴随try/catch之类的语句而产生，它也需要通过API（AddVectoredExceptionHandler）来注册回调函数，并可注册多个VEH，各个VEH结构体之间串成双向链表，因此比SEH多了一个前??指针，其它更详细的信息可参考《Windows XP中的向量化异常处理》一文：http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=49868。每一个VEH结构均存储在堆上，其结构如下：

负责分发_VECTORED_EXCEPION_NODE的代码如下：

接着我们在堆中确定shellcode地址，可先用垃圾字符去填充，比如‘0x41‘，然后在堆中搜索它。当发生堆溢出时，堆块的前向指针和后向指针就会被篡改，比如异常出现在：

那么我们就可以用m_pNextNode-4来覆盖ECX，然后用shellcode-8去覆盖EAX。关于m_pNextNode指针的获取，我们只需在触发异常后，按shift+F7步过异常即可找到此指针，比如以下代码：

关于EAX和ECX的偏移地址可通过pattern_create和pattern_offset来获取。这样当触发异常时就会调用VEH，而此时下一个VEH结构即是我们特意构造的shellcode，这样我们的恶意代码就有可以被执行了。

二、利用UEF

  系统默认异常处理函数（UEF，Unhandler Exception Filter）是系统处理异常时最后调用的一个异常处理例程，在堆溢出中，只需将这一地址覆盖为我们的shellcode地址即可。获取UEF地址的方法可以通过查看SetUnhandledExceptionFilter()的代码来定位，接着再找到操作UnhandledExceptionFilter指针的MOV指令，比如以下代码：

现在我们只需找到shellcode地址，或者看是否有某一寄存器reg刚好指向shellcode或其附近，然后用shellcode地址或者类似call [reg + offset]的指令地址来覆盖UnhandledExceptionFilter指针，比较常用的指令如：

其它eax,ebx也有可能指向堆，亦可作为跳板来用。

三、利用PEB

  由于当UEF被调用后，它最终会调用ExitProcess()来结束程序，而它在清理现场时需要进入临界区以同步线程，因此会调用RtlEnterCriticalSection()t和RtlLeaveCriticalSection()。ExitProcess是通过存放在PEB中的一对指针来调用这两个函数的，如果能够利用DWORD SHOOT把这对指针篡改成shellcode入口地址，那么在程序结束调用ExitProcess()就会执行shellcode。下面是在Windows XP SP3下PEB的情况：

但在WinXP SP2之后微软就加入了PEB random保护，不再使用固定的PEB基址，而使用具有一定随机性的PEB基址，以提高利用的难度。

四、Heap Spary

   Heap Spary技术最早是由SkyLined于2004年为IE的iframe漏洞写的exploit而使用到新技术，目前主要作为浏览器攻击的经典方法，被大量网马所使用。Heap Spary技术是使用js分配内存，所分配的内存均放入堆中，然后用各带有shellcode的堆块去覆盖一大片内存地址，Javascript分配内存从低址向高址分配，申请的内存空间超出了200M，即大于了0x0C0C0C0C时，0x0C0C0C0C就会被覆盖掉，因此只要让IE执行到0x0C0C0C0C（有时也会用0x0D0D0D0D这一地址）就可以执行shellcode，这些堆块可以用NOP + shellcode 来填充，每块堆构造1M大小即可，当然这也不是固定。这样当nop区域命中0x0c0c0c0c时，就可执行在其后面的shellcode。下面是一个简单模板：

五、Bitmap Flipping Attack

   在 Heap Management 结构中包含有Freelist Bitmap标志位，它是一个4字节的DWORD值，当对应的FreeList[n]被填充时，bitmap就将被设置。当请求分配堆块时，它会先搜索与之大小合适的FreeList[n]，然后检测对应的bitmap，若上面为0就表示上面是块未使用的空闲块，则对应的FreeList[n]将用于分配配块，接着返回到对应的请求块FreeList[n]指向的地址。因此如果我们可以控制Bitmap，并能够覆盖freelist[n]中的值，那么我们就可以通过它来执行任意代码。

六、Heap Cache Attack

   Heap Cache主要用于降低频繁遍历FreeList[0]的性能消耗，以提高性能。它主要是为FreeList[0]中的堆块创建扩展索引，更重要的是，Heap Manager并没有将任何空闲块移动缓存中，这些空闲块一直保存在FreeList[0]中，但缓存中保存着一些指针，它们指向FreeList[0]中的某些节点，以此来提升访问FreeList[0]的速度。堆缓存是一个bucket数组，每一个bucket包含有intptr_t字节用于存储大小，还有一个NULL指针或者FreeList[0]上的堆块指针。默认情况下，数组包括有896个bucket，其大小在1024和8192之间，但大小是可配置的，我们可指定最大的缓存索引号。在堆缓存攻击技术中又存在各种利用方式，比如De-synchronization Attack（通过覆写堆块头信息中的大小域，使每次请求同等大小堆块时都指向同一块已经使用的内存块，如果攻击者可能控制这一内存块中的内容，就有可能导致任意代码执行），Insert Attack、Existing Attacks、Malicious Cache Entry Attack……这些方法有很大的局限性，在实际运用上很难派上用场，若想获取更多关于这方面的信息可以参见BlackHat USA 2009上面的文章《Practical Windows XP/2003 Heap Exploitation》。

七、Bitmap XOR Attack

   Bitmap XOR Attack 是通过异或操作来更改 freelist bitmap，如果系统尝试清除这一错误的标志位，那么就可能从一个空闲位（free bit）切换到设置位(set bit)，进而实现类似上文提到的bitmap attack。这个可以通过篡改堆块头信息中的大小域（CurSize），使其小于0x80，接着再使对应堆块中的前向指向与后向指针相等（flink == blink），并保证其指向的地址是可读的。更多信息可以参见BlackHat USA 2009上面的文章《Practical Windows XP/2003 Heap Exploitation》。后面这几种方法实际利用价值不大，权当了解，学习思路更为重要。

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