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【技术分享】研究”加固Windows 10的0day利用缓解措施”

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翻译:myswsun

预估稿费:140RMB

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0x00 前言


在两周前,来自Windows攻击安全研究团队(OSR)发布的关于加固Windows 10对抗内核利用:https://blogs.technet.microsoft.com/mmpc/2017/01/13/hardening-windows-10-with-zero-day-exploit-mitigations/https://blogs.technet.microsoft.com/mmpc/2017/01/13/hardening-windows-10-with-zero-day-exploit-mitigations/

Windows上的内核利用几乎总是需要原始内核读或写。因此OSR报告了Windows 10周年版更新如何加固来缓解原始操作的使用。问题来自与tagWND对象,在内核中表示一个窗口。读了这个博文,我想起了我去年10月份做的一些研究。大约在Black Hat Europe 2016之前两周,我在Windows10周年版更新上面查找利用tagWND对象来原始读写。但是在我准备写些关于我发现的东西之前,在Black Hat Europe上通过窗口攻击窗口的讨论就发表了:https://www.blackhat.com/docs/eu-16/materials/eu-16-Liang-Attacking-Windows-By-Windows.pdf

因此我停止了写作的想法,因为我的发现基本上和他们相同。然而在读了OSR发布的博文后,来自Yin Liang 和 Zhou Li的演讲只能在1511版本上面演示,这个版本不存在新的缓解措施。然而我做我的研究时发现了一些烦人的指针验证,但是发现了一个绕过他们的方式,在当时并没有想到它。现在我确认了这个指针验证就是OSR发布的加固措施,并且他们非常容易绕过,重新带回原始读写功能。

本文将浏览加固的过程,和它的问题,且如何绕过它。下面的分析是在2016年更新的Windows 10版本研究的。


0x01 原始PoC


我将复用来自Black Hat Europe的演讲内容,因此如果你还没有阅读,我建议你现在看一下它。这个演讲的本质是一个write-what-where漏洞的情况,结构体tagWND的cbwndExtra字段可能增长并且允许覆盖内存。因此如果两个tagWND对象紧挨着存放,覆盖第一个tagWND对象的cbwndExtra字段可能允许利用来修改下一个tagWND对象的字段。这些当中有strName,包含了一个窗口标题位置的指针,修改这个能被利用来在内核内存中读写。下面的代码片段展示了如何使用SetWindowLongPtr和NtUserDefSetText来做到这点:

http://p9.qhimg.com/t01acdf915988d71542.png

这个创建了一个新的LargeUnicodeString对象和试图在任意地址写入内容。调用SetWindowLongPtr被用来改变窗口名字的指针,并且然后再次恢复它。这个在周年版之前的所有版本可以有效,现在会引起相面的bugcheck:

http://p8.qhimg.com/t0100efcc1a62c10d57.png

这个确实在OSR发布的博文中有描述。


0x02 深入挖掘


为了理解为什么会引起bugcheck,我开始调试函数DefSetText的流程。当进入这个函数,我们已经有了RCX存放的tagWND对象的地址和RDX存放的指向新的LargeUnicodeString对象的指针。第一部分的验证如下:

http://p1.qhimg.com/t018e7d432227707126.png

这个仅仅确保tagWND对象和新的LargeUnicodeString对象格式正确。一点点深入函数:

http://p6.qhimg.com/t01f4965d2657bce05d.png

DesktopVerifyHeapLargeUnicodeString是新的加固函数。它使用LargeUnicodeString地址为参数,这个包含了我们通过调用SetWindowLongPtr改变的指针。并且针对Desktop的tagWND对象的一个指向tagDESKTOP结构体的指针被使用。新函数的第一部分是验证字符串的长度是不是正确的格式,并且不还有原始长度,因为他们应该是Unicode字符串:

http://p3.qhimg.com/t01935b6329e917e15e.png

然后校验确保LargeUnicodeString的长度不是负数:

http://p7.qhimg.com/t012de07a3e8b5ec761.png

然后以指向tagDESKTOP的指针为参数调用DesktopVerifyHeapPointer,记住RDX已经包含了缓冲区地址。接下来发生的是触发bugcheck。在结构体tagDESKTOP对象的偏移0x78和0x80处解引用了,这是桌面的堆和大小,比较地址我们试图写操作LargeUnicodeString。如果那个地址不在桌面堆中,则会引起bugcheck。OSR说的加固措施如下:

http://p2.qhimg.com/t012fed3f3b9a8af586.png

非常清晰,原始写不再有效,除非在桌面堆中使用,但是被限制了。


0x03 新的希望


不是所有的都丢了,桌面堆的地址和它的大小都来自tagDESKTOP对象。然而没有验证指向tagDESKTOP对象的指针是否正确。因此如果我们创建一个假的tagDESKTOP对象,并且替换原始的,然后我们能控制0x78和0x80偏移。因为指向tagDESKTOP的指针被tagWND使用,我们也能使用SetWindowLongPtr修改它。下面是更新的函数:

http://p9.qhimg.com/t01ddb226b75d3682e0.png

g_fakeDesktop被分配的用户层地址是0x2a000000。因为Windows10不采用SMAP所以这是可能的,然而如果这么做,我们能将它放到桌面堆上,因为仍然允许在哪里写。运行更新的PoC来确保校验通过了,并且回到下面的代码片段:

http://p2.qhimg.com/t017a57651880eb86d7.png

因此另一个调用来做相同的校验,还是tagDESKTOP作为第一个参数,现在缓冲区指针加上最大字符串的长度减1是第二个参数,而不是字符串缓冲区的开始。校验将通过并执行到DefSetText。

当我们继续执行,我们还会引起一个新的bugcheck:

http://p6.qhimg.com/t0155a8ae3635a06d21.png

这是因为下面的指令:

http://p6.qhimg.com/t01d908b1bd5172e700.png

因为R9包含了0x1111111111111111,非常清楚是由假的tagDESKTOP对象填充的。使用IDA我们发现:

http://p3.qhimg.com/t013d20246ac5e49c60.png

证实了R9的内容确实来自tagDESKTOP指针,并且是第二个QWORD。因此我们能更新代码来设置这个值。如果设置为0,解引用被绕过。运行新的代码不会导致崩溃,任意覆盖如下:

http://p7.qhimg.com/t0101bdedb7857048bd.png


0x04 总结


总结下OSR确实做了加固措施,但是还不够。相同的方式也能通过使用InternalGetWindowText来作为原始读。

代码如下:https://github.com/MortenSchenk/tagWnd-Hardening-Bypass


原文链接:https://improsec.com/blog//hardening-windows-10-with-zero-day-exploit-mitigations-under-the-microscope

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