EAF机制分析报告
EAF机制分析报告
简单分析了一下EAF机制，主要是参考了一下github上面的项目然后自己重写了一个EMET模拟程序，这是EAF的分析部分。第一次发帖，有写的不对的地方请大家多多包涵。
代码的话看一下伪代码和实现流程就好了。因为具体实现的时候是和其他机制一起写的，所以看起来有点奇怪。
EMET概述
Enhanced Migigation Experience Toolkit(增强的缓解体验工具包)。EMET试图缓解漏洞攻击的影响，通过引入以下这些保护措施来实现缓解攻击的影响：
数据执行保护(DEP)、结构化异常处理程序覆盖保护(SEHOP) 、空页面保护(NullPage) 、堆喷射保护(HeapSpray) 、导出地址表访问过滤(EAF) 、导出地址表访问过滤增强版(EAF+) 、强制地址空间布局随机化(MandatoryASLR) 、由低而上的地址空间布局随机化(BottomUpASLR) 、Load Library 保护(LoadLib) 、内存保护(MemProt) 、ROP 调用者检查(Caller) 、ROP 模拟执行流(SimExecFlow)、堆栈支点(StackPivot) 、减少攻击面(ASR)
EAF机制
概述
Export Address Table Access Filtering（导出地址表访问过滤），可以对访问导出地址表(EAT)的调用代码设置规则。
为了调用 API，shellcode 需要找到API加载的地址。通常shellcode会遍历所有已加载模块的导出地址表，寻找包含有用api的模块。通常涉及kernel32.dll，ntdll.dll 或 kernelbase.dll三个模块。EAF机制限制对Export Address Table (EAT)的读访问，一旦shellcode访问EAT，操作将被堵塞。
实现流程
1.调用AddVectoredExceptionHandler注册异常处理函数
2.获得三个重要模块（kernel32.dll，ntdll.dll，kernelbase.dll）EAT地址
3.在上述获得的地址处加上内存断点
内存断点：调用VirtualProtect将关注的模块相应地址处加上页面保护属性PAGE_GUARD
4.当有shellcode访问被保护地址时，引发STATUS_GUARD_PAGE_VIOLATION （0x80000001）
STATUS_GUARD_PAGE_VIOLATION异常：如果程序尝试访问保护页中的地址，系统将引发STATUS_GUARD_PAGE_VIOLATION （0x80000001） 异常。系统还会清除PAGE_GUARD修饰符，从而删除内存页的防护页状态
5.进入异常处理函数，在异常处理函数中获取发生异常的指令的地址，获得该地址所在的模块名，若不在白名单内，即为违规操作，调用TerminateProcess结束进程
6.若在白名单内，设置EFALG寄存器的TF标识，返回继续执行，进入单步调试异常，恢复该页面的PAGE_GUARD属性
详细分析
1.注册异常处理函数
AddVectoredExceptionHandler(0, EAFVectoredHandler);
2.获取模块的EAT地址
void * GetModuleEAT(DWORD_PTR ModuleBase)
{
IMAGE_DOS_HEADER* ImageDosHeader = NULL;
IMAGE_OPTIONAL_HEADER* ImageOptionalHeader = NULL;
PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY ImageExportDirectory;
PULONG AddressOfFunctions;
ImageDosHeader = (IMAGE_DOS_HEADER *)ModuleBase;
ImageOptionalHeader = (IMAGE_OPTIONAL_HEADER*)((BYTE*)ModuleBase + ImageDosHeader->e_lfanew + 24);
ImageExportDirectory = (PIMAGE_EXPORT_DIRECTORY)((BYTE*)ModuleBase + ImageOptionalHeader->DataDirectory[IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT].VirtualAddress);
AddressOfFunctions = (ULONG*)((BYTE*)ModuleBase + ImageExportDirectory->AddressOfFunctions);
return (void*)AddressOfFunctions;
}
3.添加内存断点
调用VirtualProtect将关注的模块相应地址处加上页面保护属性PAGE_GUARD
DWORD EAF() {
DWORD dwRet = 0;
EnterCriticalSection(&g_CriSec);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
DWORD_PTR ModuleBase = (DWORD_PTR)GetModuleHandle(LPCTSTR(g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleName));
g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase = ModuleBase;
g_Info.SystemDllInfo[i].dwEATAddr = GetModuleEAT(ModuleBase);
g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleSize = GetModuleSize(ModuleBase);
g_Info.SystemDllInfo[i].dwPageAddrOfEAT = g_Info.SystemDllInfo[i].dwEATAddr & 0xFFFFF000;
g_Info.SystemDllInfo[i].dwSize = 0x1000;
MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;
VirtualQuery((PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwEATAddr, &mbi, sizeof(MEMORY_BASIC_INFORMATION));
if (mbi.State == MEM_COMMIT)
{
if (!(mbi.Protect & PAGE_GUARD))
{
DWORD NewProtect = 0;
DWORD OldProtect = 0;
DWORD dwSize = g_Info.SystemDllInfo[i].dwSize;
PVOID dwBaseAddress = (PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwPageAddrOfEAT;
NewProtect = mbi.Protect | PAGE_GUARD;
g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect = NewProtect;
dwRet = pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &dwBaseAddress, &dwSize, NewProtect, &OldProtect);
}
}
}
LeaveCriticalSection(&g_CriSec);
return dwRet;
}
4.shellcode访问被保护页面，引发异常
异常处理函数流程：
获得发生异常的指令的地址，判断该地址是否在某个模块内，若不在，即为违规操作，调用TerminateProcess结束进程
若在白名单内，设置EFALG寄存器的TF标识，返回继续执行，进入单步调试异常，恢复该页面的PAGE_GUARD属性。
if (pExceptionRecord->ExceptionCode == STATUS_GUARD_PAGE_VIOLATION)
{
if (g_Info.EAF)
{
int nIndexDll = 0;
DWORD dwEip = dwCurEip;
ULONG_PTR uTargetAddress = pExceptionRecord->ExceptionInformation[1];//不可访问数据的虚拟地址
//判断发生异常处的堆栈指针（EBP，ESP）和当前线程是否一致，不一致直接退出进程
CheckStack(pExceptionInfo);
if (GetModuleHandleExA(GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_FROM_ADDRESS | GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_UNCHANGED_REFCOUNT, (LPCSTR)dwEip, &AttckModuleHandle))
{
if (!AttckModuleHandle)
{
ErrorReport();
}
else
{
GetModuleName(AttckModuleHandle, AttackModuleName);
if (ModuleInWhiteList(AttackModuleName) == FALSE) {
ErrorReport();
}
}
}
else
{
ErrorReport();
}
GetModuleHandleExA(GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_FROM_ADDRESS | GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_UNCHANGED_REFCOUNT, (LPCTSTR)uTargetAddress, &TargetModuleHandle);
GetModuleName(TargetModuleHandle, TargetModuleName);
for (nIndexDll = 0; nIndexDll < 13; nIndexDll++)
{
if (strcmp((const char *)(g_Info.SystemDllInfo[nIndexDll].dwModuleName), TargetModuleName) == 0)
{
g_Info.SystemDllInfo[nIndexDll].dwNoGuard = 1;
break;
}
}
//如果发生异常处地址在整个模块内，设置该模块的寄存器信息
if (g_Info.SystemDllInfo[nIndexDll].dwNoGuard)
{
pContextRecord->EFlags |= 0x100;
}
return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;
}
return EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;
}
}
//此处EAF和EAF+一起判断
for (int i = 0; i < 13; i++)
{
if (g_Info.SystemDllInfo[i].dwNoGuard)
{
if (g_Info.EAF)
{
g_Info.SystemDllInfo[i].dwNoGuard = 0;
SIZE_T ProtectSize = 0x1000;
PVOID pProtectEATAddr;
PVOID pProtectMZAddr;
PVOID pProtectPEAddr;
DWORD OldProtect = 0;
if (i < 3)
{
pProtectEATAddr = (PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwPageAddrOfEAT;
pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &pProtectEATAddr, &ProtectSize, g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect, &OldProtect);
}
else
{
pProtectMZAddr = (PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase;
pProtectPEAddr = (PVOID)(IMAGE_NT_HEADERS*)((BYTE*)g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase + ((IMAGE_DOS_HEADER*)g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase)->e_lfanew);
pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &pProtectMZAddr, &ProtectSize, g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect, &OldProtect);
pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &pProtectPEAddr, &ProtectSize, g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect, &OldProtect);
}
return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;
}
}
}
代码测试
1.在设置好断点以后写入测试代码，作用为读访问ntdll.dll的EAT地址 测试代码如下
DWORD_PTR ModuleBase = (DWORD_PTR)GetModuleHandleA("ntdll.dll");
DWORD Test = *(DWORD*)(GetModuleEAT(ModuleBase));
Test = *(DWORD*)(GetModuleEAT(ModuleBase));
2.运行程序，断点跟踪进入异常处理函数
3.当前访问ntdll.dll EAT地址的模块不在白名单内，调用TerminateProcess结束进程
4.若在白名单内，设置EFLAG寄存器的TF位
5.进入单步调试异常恢复PAGE_GUARD
6.可见白名单访问受保护页面后引发0x80000001，然后又进入0x80000004异常
EAF+机制
概述
相比EAF机制增加了更多检测点，代码逻辑一样。增加功能如下：
可检测堆栈寄存器（ESP/EBP）是否超出访问范围，检测对特定模块的DOS_HEADER/NT_HEADERS的内存读取访问。
增加检测模块：
mshtml.dll
flash*.ocx
jscript*.ocx
vbscript.dll
vgx.dll
mozjs.dll
xul.dll
acrord32.dll
acrofx32.dll
acroform.api
实现流程
1.调用AddVectoredExceptionHandler注册异常处理函数
2.对LoadLibrary系列函数进行InlineHook，当应用程序加载特定模块时进行拦截，获取加载模块的模块信息
3.在上述获得的模块DOS_HEADER/NT_HEADERS处添加内存断点：
调用VirtualProtect将关注的模块相应地址处加上页面保护属性PAGE_GUARD
4.当有shellcode访问被保护页面时，引发STATUS_GUARD_PAGE_VIOLATION （0x80000001） 异常
5.进入异常处理函数，在异常处理函数中获取发生异常的指令的地址，获得该地址所在的模块名，若不在白名单内，即为违规操作，调用TerminateProcess结束进程
6.若在白名单内，设置EFALG寄存器的TF标识，返回继续执行，进入单步调试异常，恢复该页面的PAGE_GUARD属性
详细分析
1.注册异常处理函数
AddVectoredExceptionHandler(0, EAFPlusVectoredHandler);
2.对LoadLibrary系列函数进行InlineHook，当应用程序加载特定模块时进行拦截，获取加载模块的模块信息，添加内存断点
void EAF_PLUS(UNION_HOOKEDFUNCINFO::PEAFP_INFO pMemProt, HMODULE hModuleBase) {
char szFileName[0x1000];
if (pMemProt->dwType == 4 && hModuleBase != NULL) {
if (GetModuleFileNameA(hModuleBase, szFileName, 0x1000)) {
//获得加载的文件名
char *pszCurLoadingFileName = strrchr(szFileName, '\\');
if (pszCurLoadingFileName != NULL) {
pszCurLoadingFileName += 1;
}
else {
pszCurLoadingFileName = szFileName;
}
for (int i = 3; i < 13; i++) {
DWORD dwModuleName = g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleName;
if (dwModuleName == 0) {
break;
}
//如果当前加载模块是要关注的模块
if (MatchStr(pszCurLoadingFileName, (PCSTR)dwModuleName)) {
DWORD dwModuleSize = GetModuleSize((DWORD_PTR)hModuleBase);
MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi = { 0 };
if (dwModuleSize != 0 && VirtualQuery(hModuleBase, &mbi, sizeof(mbi)) != 0) {
EnterCriticalSection(&g_CriSec);
//在此赋值，模块基地址初始化为0，在此进行比较交换，在此进行赋值
if (InterlockedCompareExchange((volatile ULONG*)&(g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase), (ULONG64)hModuleBase, 0) == 0) {
DWORD dwNewProtect = mbi.Protect | PAGE_GUARD;
DWORD dwSize = 0x1000;
DWORD dwOldProtect = 0;
PVOID BaseAddress = (PVOID)hModuleBase;
PVOID PEAddress = (PVOID)(IMAGE_NT_HEADERS*)((BYTE*)hModuleBase + ((IMAGE_DOS_HEADER*)hModuleBase)->e_lfanew);
g_Info.SystemDllInfo[i].dwEATAddr = GetModuleEAT((DWORD_PTR)hModuleBase);
g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleSize = GetModuleSize((DWORD_PTR)hModuleBase);
g_Info.SystemDllInfo[i].dwPageAddrOfEAT = g_Info.SystemDllInfo[i].dwEATAddr & 0xFFFF000;
g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect = dwNewProtect;
g_Info.SystemDllInfo[i].dwSize = dwSize;
//为MZ头加上保护
pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &BaseAddress, &dwSize, dwNewProtect, &dwOldProtect);
//为PE头加上保护
pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &PEAddress, &dwSize, dwNewProtect, &dwOldProtect);
}
LeaveCriticalSection(&g_CriSec);
}
return;
}
}
}
}
return;
}
3.shellcode访问被保护页面，引发异常
异常处理函数流程：
获得发生异常的指令的地址，判断该地址是否在某个模块内，若不在，即为违规操作，调用TerminateProcess结束进程
若在白名单内，设置EFALG寄存器的TF标识，返回继续执行，进入单步调试异常，恢复该页面的PAGE_GUARD属性。
if (pExceptionRecord->ExceptionCode == STATUS_GUARD_PAGE_VIOLATION)
{
if (g_Info.EAF)
{
int nIndexDll = 0;
DWORD dwEip = dwCurEip;
ULONG_PTR uTargetAddress = pExceptionRecord->ExceptionInformation[1];//不可访问数据的虚拟地址
//判断发生异常处的堆栈指针（EBP，ESP）和当前线程是否一致，不一致直接退出进程
CheckStack(pExceptionInfo);
if (GetModuleHandleExA(GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_FROM_ADDRESS | GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_UNCHANGED_REFCOUNT, (LPCSTR)dwEip, &AttckModuleHandle))
{
if (!AttckModuleHandle)
{
ErrorReport();
}
else
{
GetModuleName(AttckModuleHandle, AttackModuleName);
if (ModuleInWhiteList(AttackModuleName) == FALSE) {
ErrorReport();
}
}
}
else
{
ErrorReport();
}
GetModuleHandleExA(GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_FROM_ADDRESS | GET_MODULE_HANDLE_EX_FLAG_UNCHANGED_REFCOUNT, (LPCTSTR)uTargetAddress, &TargetModuleHandle);
GetModuleName(TargetModuleHandle, TargetModuleName);
for (nIndexDll = 0; nIndexDll < 13; nIndexDll++)
{
if (strcmp((const char *)(g_Info.SystemDllInfo[nIndexDll].dwModuleName), TargetModuleName) == 0)
{
g_Info.SystemDllInfo[nIndexDll].dwNoGuard = 1;
break;
}
}
//如果发生异常处地址在整个模块内，设置该模块的寄存器信息
if (g_Info.SystemDllInfo[nIndexDll].dwNoGuard)
{
pContextRecord->EFlags |= 0x100;
}
return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;
}
return EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;
}
}
//此处EAF和EAF+一起判断
for (int i = 0; i < 13; i++)
{
if (g_Info.SystemDllInfo[i].dwNoGuard)
{
if (g_Info.EAF)
{
g_Info.SystemDllInfo[i].dwNoGuard = 0;
SIZE_T ProtectSize = 0x1000;
PVOID pProtectEATAddr;
PVOID pProtectMZAddr;
PVOID pProtectPEAddr;
DWORD OldProtect = 0;
if (i < 3)
{
pProtectEATAddr = (PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwPageAddrOfEAT;
pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &pProtectEATAddr, &ProtectSize, g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect, &OldProtect);
}
else
{
pProtectMZAddr = (PVOID)g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase;
pProtectPEAddr = (PVOID)(IMAGE_NT_HEADERS*)((BYTE*)g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase + ((IMAGE_DOS_HEADER*)g_Info.SystemDllInfo[i].dwModuleBase)->e_lfanew);
pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &pProtectMZAddr, &ProtectSize, g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect, &OldProtect);
pNtProtectVirtualMemory(GetCurrentProcess(), &pProtectPEAddr, &ProtectSize, g_Info.SystemDllInfo[i].dwProtect, &OldProtect);
}
return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;
}
}
}
代码测试
1.在设置好断点以后写入测试代码，作用为读访问mshtml.dll的基地址 测试代码如下
HMODULE ModuleBase = LoadLibraryA("mshtml.dll");
DWORD Test = *(DWORD*)ModuleBase;
2.加载目标模块时，进入EAFPlus初始化函数
3.获得加载模块的信息，添加内存断点
4.当前访问mshtml.dll 基地址的模块不在白名单内，调用TerminateProcess结束进程
5.若在白名单内，设置TF标志位
6.进入单步调试异常恢复PAGE_GUARD
7.可见白名单访问受保护页面后引发0x80000001，然后又进入0x80000004异常
参考项目
GitHub - sheri31/EMET_Simulator: Simulate EMET
GitHub - codingtest/EMET: reversed emet tool
Maxwell/MemGuard.cpp at db4d8b189ff2f39f7c5235bb6a1a9974f7532a8c · endgameinc/Maxwell · GitHub
