[Shellcode x64] 使用 Assembly 查找并执行 WinAPI 函数

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2024年7月29日14:55:50评论35 views字数 7655阅读25分31秒阅读模式

你将学到什么：

WinAPI函数手册位置及汇编代码
PEB 结构和 PEB_LDR_DATA
PE文件结构
相对虚拟地址计算
导出地址表 (EAT)
Windows x64 调用约定实践
像真正的 Giga-Chad 一样用汇编语言写作......

shellcode 有什么限制？

Shellcode 必须与位置无关。它不能假设任何固定地址。因此，shellcode 无法访问我们通常用一行代码在 C 中执行的函数。Shellcode 必须在任何地方都能正常工作，没有任何依赖关系！

上述陈述使我们得出一个显而易见的结论：在 shellcode 中我们不能简单地使用GetProcAddress()和获取任何 WinAPI 函数的地址……因为我们不知道GetProcAddress()函数本身的地址。

WinExec()在这篇文章中，我们将研究手动查找函数地址kernel32.dll并执行calc.exe程序（Windows 内置计算器）以确认一切正常。

概述：如何手动查找 WinAPI 函数？

所有基本的 WinAPI 函数都可以在这个kernel32.dll文件中找到。这个模块会自动加载到 Windows 中每个新创建的进程内存中。但是，模块在内存中的基地址kernel32.dll可能是随机的。

Windows 上的每个进程还在其内存中包含一个PEB（进程环境块）结构。该结构的地址是已知的，一切都从它开始。该结构包含有关进程的大量信息，包括有关所有已加载模块（包括kernel32.dll）的数据。我们可以在其中找到kernel32.dll模块的基内存地址等信息。

然后，通过读取 PE 文件的结构（kernel32.dll），我们得到导出地址表，其中包含文件导出的所有函数的名称和地址。

这样我们就找到了 WinAPI 函数的地址（WinExec）。然后我们就可以根据 x64 调用约定和 Microsoft 的文档来执行它。

简而言之，这就是整个过程：跳过内存结构和指针来寻找我们的函数。让我们看看它的具体内容...

获取PEB结构地址

第一步是找到 PEB 结构的地址。PEB （进程环境块）包含有关当前进程的大量信息。PEB 的关键属性包括：

已加载模块（LDR字段：我们想要这个！）
环境变量
命令行参数
有关该过程的其他信息

PEB 结构存储在进程的用户空间中。这意味着，无需任何系统调用即可手动读取它。对于 x64 架构，PEB 地址存储在gs寄存器 + 0x60 偏移量中。fs和gs段寄存器没有硬件定义的特定用途，因此在这种情况下，Windows 内部使用它们来保存重要地址。

mov rbx, gs:[0x60]  ; Get address of PEB struct

获取PEB_LDR_DATA的地址

PEB_LDR_DATA（PEB 加载器数据）包含有关进程已加载模块的信息。我们需要访问此结构来获取地址kernel32.dll。

typedef struct _PEB {  BYTE              Reserved1[2];  // 2 bytes  BYTE              BeingDebugged; // 1 byte  BYTE              Reserved2[1];  // 1 byte  PVOID             Reserved3[2];  // 16 bytes  PPEB_LDR_DATA     Ldr;           // <-- We want this  // ...}

从 PEB 结构的开头到该LDR字段有 20 个字节。然而，事实并非如此！这一切都是因为一种称为数据结构对齐的编译现象。在 64 位 Windows 上，内存结构的对齐通常为 16 个字节。在这种情况下这并不重要。但重要的是 64 位指针与 8 字节边界对齐。这意味着，内存中指针的地址不能不同于的乘积0x8。让我们数一下PVOID Reserved3字段前的字节数：4 个字节！Reserved4指针必须与 4 个字节对齐才能将其地址四舍五入为0x8字节。阅读有关数据结构对齐的更多信息。

最终的 PEB 结构如下所示（包含填充）：

struct _PEB {  BYTE              Reserved1[2];  // 2 bytes  BYTE              BeingDebugged; // 1 byte  BYTE              Reserved2[1];  // 1 byte  BYTE              Padding[4];    // 4 bytes  PVOID             Reserved3[2];  // 16 bytes  PPEB_LDR_DATA     Ldr;           // <-- We want this  // ...};

现在我们可以清楚地看到，我们需要 24 个字节（0x18）来获取 LDR 字段。我们通过取消引用（方括号）来提取该字段的值：

mov rbx, [rbx+0x18]  ; Get PEB_LDR_DATA address

获取已加载模块的地址

现在我们有了 PEB_LDR_DATA 结构，我们需要该字段的地址InMemoryOrderModuleList：

struct _PEB_LDR_DATA {  BYTE       Reserved1[8];              // 8 bytes  PVOID      Reserved2[3];              // 24 bytes  LIST_ENTRY InMemoryOrderModuleList;};

获取InMemoryOrderModuleList的地址（32 = 0x20字节）：

add rbx, 0x20   ; Get address of InMemoryOrderModuleList

LIST_ENTRY实际上是双链表。第一个字段（我们刚刚提取的字段）是指向下一个列表条目的指针。通过取消引用地址，我们可以获取列表中的各个项目。沿着双链表向下走：

mov rbx, [rbx]  ; 1st entry in InMemoryOrderModuleList (ntdll.dll)mov rbx, [rbx]  ; 2st entry in InMemoryOrderModuleList (kernelbase.dll)mov rbx, [rbx]  ; 3st entry in InMemoryOrderModuleList (kernel32.dll)

第三个条目是kernel32.dll。我不确定这是否有保证，但几个世纪以来人们一直都是这样做的。我有什么资格质疑这一点……

struct _LDR_DATA_TABLE_ENTRY {    ..    LIST_ENTRY  InMemoryOrderLinks; // 16 bytes    PVOID       Reserved2[2];       // 16 bytes    PVOID       DllBase;                ...};

当我们沿着双向链表向下移动时（LIST_ENTRY），我们已经处于结构开头的偏移量。现在我们必须获取指针DllBase。DllBase是内存中 DLL 的地址！。偏移量为 32 字节（0x20）：

mov r8, [rbx+0x20]   ; Get the kernel32.dll address

现在我们有了kernel32.dll基地址。

获取ExportTable（kernel32.dll）的地址

我们需要进入ExportTable模块kernel32.dll来获取有关其导出的 WinAPI 函数的信息。

PE文件结构（简化）：

IMAGE_DOS_HEADER（我们需要获取e_lfanew RVA）
DOS Stub（跳过此部分）
PE 头（kernel32.dll基地址 + e_lfanew RVA）

ExportTable（PE Headers addr 的偏移量 = 0x70）

这是我们需要走的路：

[Shellcode x64] 使用 Assembly 查找并执行 WinAPI 函数

让我们看一下IMAGE_DOS_HEADER。它是任何 PE 文件的第一个结构：

typedef struct _IMAGE_DOS_HEADER { // DOS Header    WORD   e_magic;                // Magic number                      (2)    WORD   e_cblp;                 // Bytes on last page of file        (2)    WORD   e_cp;                   // Pages in file                     (2)    WORD   e_crlc;                 // Relocations                       (2)    WORD   e_cparhdr;              // Size of header in paragraphs      (2)    WORD   e_minalloc;             // Minimum extra paragraphs needed   (2)    WORD   e_maxalloc;             // Maximum extra paragraphs needed   (2)    WORD   e_ss;                   // Initial (relative) SS value       (2)    WORD   e_sp;                   // Initial SP value                  (2)    WORD   e_csum;                 // Checksum                          (2)    WORD   e_ip;                   // Initial IP value                  (2)    WORD   e_cs;                   // Initial (relative) CS value       (2)    WORD   e_lfarlc;               // File address of relocation table  (2)    WORD   e_ovno;                 // Overlay number                    (2)    WORD   e_res[4];               // Reserved words                    (8)    WORD   e_oemid;                // OEM identifier (for e_oeminfo)    (2)    WORD   e_oeminfo;              // OEM information; e_oemid specific (2)    WORD   e_res2[10];             // Reserved words                    (20)    LONG   e_lfanew;               // File address of new exe header    (4) } IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;

我们需要获取字段的值。它包含 PE Headers（或新 EXE Headers e_lfanew ）的 RVA 。

相对虚拟地址：PE 文件结构中的许多地址都以相对虚拟地址(RVA)的形式书写。这意味着它们相对于内存中文件的开头（基地址）。要计算（绝对）虚拟地址，我们需要将 RVA 地址添加到基地址kernel32.dll。

mov ebx, [r8+0x3c]  ; RBX = kernel32.IMAGE_DOS_HEADER.e_lfanew (PE hdrs offset)add rbx, r8         ; RBX = PeHeaders offset + &kernel32.dll = &PeHeaders

现在rbx存储 PE Headers 的地址。在0x88 PE Headers 的偏移处ExportTable RVA放置了。它是一个常量值。使用 ExportTable RVA 和kernel32.dll基址，我们就可以访问了ExportTable。

xor rcx, rcxadd cx, 0x88        ; RCX = 0x88 (offset of ExportTable RVA)add rbx, [rbx+rcx]  ; RBX = &PeHeaders + offset of ExportTable RVA = ExportTable RVAadd rbx, r8         ; RBX = ExportTable RVA + &kernel32.dll = &ExportTablemov r9, rbx         ; R9  = &ExportTable

从EAT获取WinAPI函数地址

现在我们有了 EAT 结构的地址。此结构包含有关导出函数的所有信息。我们想使用此结构找到 WinAPI 函数的地址WinExec()。

typedef struct _IMAGE_EXPORT_DIRECTORY {    DWORD Characteristics;    DWORD TimeDateStamp;    WORD  MajorVersion;    WORD  MinorVersion;    DWORD Name;    DWORD Base;    DWORD NumberOfFunctions;    DWORD NumberOfNames;    DWORD AddressOfFunctions;     // RVA    DWORD AddressOfNames;         // RVA    DWORD AddressOfNameOrdinals;  // RVA} IMAGE_EXPORT_DIRECTORY, *PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY;

在开始搜索之前，我们需要保存包含我们要查找的 WinAPI 函数名称的字符串。我们无法按照传统方式在节read-only data或类似的地方执行此操作，因为我们只有节.text。我们必须将所有内容放在堆栈上！

堆栈向下增长，地址向上读取，所以我们必须将字符串倒置（WinExec�-> �cexEniW）。所有字母都转换为十六进制值。在开始时，我们推送空终止符。

xor rax, raxpush rax                    ; STACK + null terminator (8)mov rax, 0x00636578456E6957 ; RAX = function name = � + "cexEniW" (WinExec)push rax                    ; STACK + function name address (8)mov rbx, rsp                ; RSI = &function_name
call get_winapi_func

现在我们已经有一个指向函数名称字符串的指针。

警告：现在会变得有点复杂。我不会描述每一行汇编代码。我将介绍一般概念，并在最后粘贴代码片段。

总的来说，一切都归结为遍历指向函数名称的整个指针数组 ( AddressOfNames) 并将它们与指向我们想要的函数名称的指针进行比较。可能最有趣的部分是repe cmpsb命令。它用于比较两个字符串（指针保存在RDI和RSI寄存器中）。

一旦我们找到正确的函数名，我们的计数器（RAX寄存器）就会保存其索引。使用这个索引，我们可以引用数组中的一项AddressOfNameOrdinals。使用从这个数组中提取的序数，我们最终引用数组中的项AddressOfFunctions。在这里我们获得函数的 RVA WinExec，计算 VA 并返回寄存器中的地址RAX。就是这样！我们得到了我们正在寻找的函数的地址。

get_winapi_func:    ; Requirements (preserved):    ;   R8  = &kernel32.dll    ;   R10 = &AddressOfFunctions (ExportTable)    ;   R11 = &AddressOfNames (ExportTable)    ;   R12 = &AddressOfNameOrdinals (ExportTable)    ; Parameters (preserved):    ;   RBX = (char*) function_name    ;   RCX = (int)   length of function_name string    ; Returns:    ;   RAX = &function;    ; IMPORTANT: This function doesn't handle "not found" case! ;            Infinite loop and access violation is possible.
    xor rax, rax        ; RAX = counter = 0    push rcx            ; STACK + RCX (8) = preserve length of function_name string
    ; Loop through AddressOfNames array:    ;   array item = function name RVA (4 bytes)    loop:        xor rdi, rdi            ; RDI = 0        mov rcx, [rsp]          ; RCX = length of function_name string        mov rsi, rbx            ; RSI = (char*) function_name 
        mov edi, [r11+rax*4]    ; RDI = function name RVA         add rdi, r8             ; RDI = &FunctionName = function name RVA + &kernel32.dll        repe cmpsb              ; Compare byte *RDI (array item str) and *RSI (param function name)
        je resolve_func_addr    ; Jump if exported function name == param function name
        inc rax                 ; RAX = counter + 1        jmp short loop
    resolve_func_addr:        pop rcx                 ; STACK - RCX (8) = remove length of function_name string        mov ax, [r12+rax*2]     ; RAX = OrdinalNumber = &AddressOfNameOrdinals + (counter * 2)         mov eax, [r10+rax*4]    ; RAX = function RVA = &AddressOfFunctions + (OrdinalNumber * 4)        add rax, r8             ; RAX = &function = function RVA + &kernel32.dll        ret

执行 WinExec 函数

WinExec函数的定义如下所示。我们有一个指向该函数的指针。很酷，不是吗？

UINT WinExec(  LPCSTR lpCmdLine,    // => "calc.exe",0x0  UINT   uCmdShow      // => 0x1 = SW_SHOWNORMAL);

现在我们只需要执行此功能并牢记一件非常重要的事情：Windows x64 调用约定（文档）。

使用 WinAPI 的三个重要要求：

参数寄存器（从左到右）：RCX（lpCmdLine），RDX（uCmdShow），，，R8然后R9堆栈...
16 字节堆栈对齐：and rsp, -16
影子空间——堆栈上分配的 32 字节长的空白空间，供 WinAPI 内部使用：sub rsp, 32

牢记上述规则，我们开始准备参数。同样，将要执行的程序的名称字符串 ( calc.exe) 推送到堆栈上，并将其地址传递到第一个参数中。我们将第二个参数设置为SW_SHOWNORMAL值 ( 0x1)，这仅表示显示默认进程窗口。

xor rcx, rcxxor rdx, rdx
push rcx                    ; STACK + null terminator (8)mov rcx, 0x6578652e636c6163 ; RCX = "exe.clac" (command string: calc.exe)push rcx                    ; STACK + command string (8)
mov rcx, rsp                ; RCX = LPCSTR lpCmdLinemov rdx, 0x1                ; RDX = UINT uCmdShow = 0x1 (SW_SHOWNORMAL)
and rsp, -16                ; 16-byte Stack Alignmentsub rsp, 32                 ; STACK + 32 bytes (shadow space)
call r13                    ; WinExec("calc.exe", SW_SHOWNORMAL)

成后，我们可以开始编译了！

编译和执行

这里就不多说了。我用 Python 写了一个简单的脚本（shellcoder.py），将 NASM 代码编译成可执行的 EXE 格式。这样一来，我们就可以非常轻松地调试我们的“shellcode”，只需单击一下即可更正并再次编译。

编译成功后，我们就可以运行了！

[Shellcode x64] 使用 Assembly 查找并执行 WinAPI 函数

好的。

结论

学习从 Assembly 中对 WinAPI 函数的低级访问具有极大的发展意义。它可以让您更好地了解恶意软件，而 shellcode 现在通常是恶意软件的主要组成部分之一。不幸的是，出于某种原因，如今很少有人参与编写 shellcode。但那些自己编写 shellcode 的人都是 Giga-Chads。

~Print3M

原文始发于微信公众号（Ots安全）：[Shellcode x64] 使用 Assembly 查找并执行 WinAPI 函数

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