初探堆栈欺骗之静态欺骗

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首先介绍一下堆栈欺骗的场景，当我们用一个基本的 shellcode loader 加载 cs 的 shellcode，在没有对堆栈做任何事情时，我们的堆栈是不干净的，我们去看一下堆栈时会发现有很多没有被解析的地址在其中，这显然是不正常的，因此 av/edr 会重点扫描这部分内存区域，就可能会导致我们的 loader gg。
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或者说当我们直接系统调用时，和正常程序也是有区别的，如下：

  • 正常程序:主程序模块->kernel32.dll->ntdll.dll->syscall,这样当0环执行结束返回3环的时候，这个返回地址应该是在ntdll所在的地址范围之内
  • 直接进行系统调用:此时当ring0返回的时候，rip将会是你的主程序模块内，而并不是在ntdll所在的范围内。

因此我们需要堆栈欺骗来帮我们隐藏堆栈。
我们先需要 32 位/64 位下堆栈的知识，推荐阅读：https://cloud.tencent.com/developer/article/2149944
https://pyroxenites.github.io/post/diao-yong-zhan-qi-pian/
https://mp.weixin.qq.com/s/_Cr6Ds0vaeGF7DShlq_XJg
https://codemachine.com/articles/x64_deep_dive.html
我们也来简单的说一下，在 32 位下，是通过rbp 来指向堆栈的开始位置，并且每次移动 rbp 时会 push rbp，然后再 mov rbp,rsp，因此我们只需要不断回溯 rbp 就可以回溯完整个堆栈。
在 64 位下，ebp 不再有这样的功能，它现在是一个通用寄存器，下面上两张图简单解释一下吧，这篇文章涉及到的技术为被动欺骗，不需要很深的理解也能看懂大部分。
x64 PE 文件中存在一个名为 .pdata的区段，区别于x32其属于x64独有区段，值的注意的是.pdata的RVA和异常目录表的RVA是相同。pdata中的数据由 多个 _IMAGE_RUNTIME_FUNCTION_ENTRY 结构体组成，具体的声明如下：

typedef struct _IMAGE_RUNTIME_FUNCTION_ENTRY {
  DWORD BeginAddress;
  DWORD EndAddress;
  union {
    DWORD UnwindInfoAddress;
    DWORD UnwindData;
  } DUMMYUNIONNAME;
} RUNTIME_FUNCTION, *PRUNTIME_FUNCTION, _IMAGE_RUNTIME_FUNCTION_ENTRY, *_PIMAGE_RUNTIME_FUNCTION_ENTRY;

从每个字段类型位DWORD可以看出，其表示的都是RVA，所以在使用时都需要加上模块基地址，BeginAddress代表函数的起始地址RVA，EndAddress代表函数的结束地址RVA，UnwindInfoAddress指向 _UNWIND_INFO结构体，其声明如下：

typedef struct _UNWIND_INFO {
    UBYTE Version       : 3;
    UBYTE Flags         : 5;
    UBYTE SizeOfProlog;
    UBYTE CountOfCodes;
    UBYTE FrameRegister : 4;
    UBYTE FrameOffset   : 4;
    UNWIND_CODE UnwindCode[1];
/*  UNWIND_CODE MoreUnwindCode[((CountOfCodes + 1) & ~1) - 1];
*   union {
*       OPTIONAL ULONG ExceptionHandler;
*       OPTIONAL ULONG FunctionEntry;
*   };
*   OPTIONAL ULONG ExceptionData[]; */
} UNWIND_INFO, *PUNWIND_INFO;

Version默认为1，Flags总共包含四个值，UNW_FLAG_NHANDLER，UNW_FLAG_EHANDLER ，UNW_FLAG_UHANDLER，UNW_FLAG_CHAININFO，SizeOfProlog表示序言大小(字节)，CountOfCodes代表序言操作中所有指令总共占用的”槽“数量，FrameRegister用到的帧寄存器，FrameOffset帧寄存器距离栈顶的偏移。
UnwindCode表示的是 _UNWIND_CODE联合体，大小为两个字节，其声明如下：

typedef union _UNWIND_CODE {
    struct {
        UBYTE CodeOffset;
        UBYTE UnwindOp : 4;
        UBYTE OpInfo   : 4;
    };
    USHORT FrameOffset;
} UNWIND_CODE, *PUNWIND_CODE;

CodeOffset紧跟序言的代码起始偏移，UnwindOp操作码，Opinfo对应操作码的附加操作信息。
然后就根据UnwindOp 对应不同操作码对栈的影响，即可计算某个函数的栈帧大小了。
下面上两张图帮大家理解一下：
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我们在这篇文章中先介绍被动欺骗，或者说是静态欺骗，它是关于 sleep 的欺骗，或者说是睡眠时间混淆，并不能说是真正意义的堆栈欺骗，但是对于 beacon 来说也是有一定意义的，而主动欺骗，支持任何函数的堆栈欺骗，将在下一篇文章进行介绍。下面我们一起来看几个项目。

threadStackSpoofer

第一个方式的项目地址在https://github.com/mgeeky/ThreadStackSpoofer。
首先是处理参数和读取 shellcode 的部分，我们不关心。
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然后又调用了 hookSleep 函数，我们跟进去
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在 hookSleep 函数里面，他先准备了一个结构体，结构体里面包含了要 hook 的字段以及将 hook 的函数改写到哪里的字段，然后将 sleep，自实现的 MySleep，buffers 一并传给 fastTrampoline 函数。
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在接下来构造了一个 trampoline 用于跳转
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调试一个，可以看到 addr 的地址其实就是我们自实现的 MySleep 里面
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然后保存一下原始的 addressToHook 字节，再将我们 trampoline 重写到 addressToHook 的位置，这样调用 Sleep 的时候其实会跳转到我们自实现的 MySleep 里面。
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然后这部分代码相当于对当前进程刷新一下缓存，使得我们修改生效
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然后就是注入 shellcode 的过程，然后当我们的 beacon sleep 时，就会调用到我们的 MySleep 函数，我们接下来再看看 MySleep 是如何处理我们的堆栈的。
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_AddressOfReturnAddress 是编译器提供的一个函数，作用是返回当前函数返回地址的内存地址，给到 overwrite
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然后关键就来了，我们将overwrite 直接改写为 0，这样停止继续回溯栈，然后我们就可以隐藏剩余的栈帧，即我们的 shellcode 栈帧就会被隐藏，当 sleep 结束之后再将栈帧改写回去。
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这是调用堆栈未被欺骗时的样子：
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当启用线程堆栈欺骗时：
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此时帧栈展开到我们的 MySleep 函数，往后 shellcode 的帧栈就被隐藏了，当然我们还可以做更多有趣的事情，比如在 sleep 期间更改 shellcode 内存属性，对 shellcode 内存区域进行加密，或者解除我们对 etw/amsi 的 hook，在 sleep 之后再重新 hook，或者等等等等可以由大家自由发挥。
但是这里还是会有一些问题的，我们将调用堆栈设为不可展开，这意味着它看起来异常，因为系统将无法正确遍历整个调用堆栈帧链。当一个专业的恶意软件分析师在分析时自然会发觉异常，但是那些内存扫描工具就不一定了，它总不能遍历每个线程的堆栈来验证其是否不可展开。

CallStackMasker

这个项目的地址在https://github.com/Cobalt-Strike/CallStackMasker ，cs 官方也写了博客来介绍这个技术https://www.cobaltstrike.com/blog/behind-the-mask-spoofing-call-stacks-dynamically-with-timers
这个项目是计时器欺骗调用堆栈的 PoC ，在 beacon 休眠之前，我们可以对计时器进行排队，用假的调用堆栈覆盖其调用堆栈，然后在恢复执行之前恢复原始调用堆栈。因此，就像我们可以在睡眠期间欺骗属于我们的植入物的内存一样，我们也可以欺骗主线程的调用堆栈。这种方式是比较简单的复制堆栈，避免了主动堆栈欺骗的复杂性。
如果我们考虑一个正在执行任何类型等待的通用线程（waitforsingleobject），它在等待满足之前无法修改自己的堆栈。此外，它的堆栈始终是可读写的。因此，我们可以使用定时器来：

  1. 创建当前线程堆栈的备份
  2. 用假线程堆栈覆盖它
  3. 在恢复执行之前恢复原始线程堆栈

这就是这个技术的核心，PoC 以两种模式运行：静态和动态。静态模式模仿 spoolsv.exe 硬编码调用堆栈。该线程如下所示，通过 KERNELBASE!WaitForSingleObjectEx 可以看到处于‘Wait:UserRequest’ 状态：
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我们的线程的起始地址和调用堆栈与上面 spoolsv.exe 中标识的线程相同：
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静态模式的明显缺点是我们仍然依赖硬编码的调用堆栈。为了解决这个问题，PoC 还实现了动态调用堆栈欺骗。在此模式下，它将枚举主机上所有可访问的线程，并找到一个处于所需目标状态的线程（即通过 WaitForSingleObjectEx 的 UserRequest）。一旦找到合适的线程堆栈，它将复制它并使用它来休眠线程的克隆。同样，PoC 将再次复制克隆线程的起始地址，以确保我们的线程看起来合法。
好的，接下来让我们看看代码：
关于堆栈计算大小等等代码我们先略过，这并不会影响我们理解这项技术，并且解释起来显得太啰嗦。
我们看关键地方，这里创建一个新的线程，并且将 rip 指针指向 go 函数，也就是说要执行我们的 go 函数。
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我们来看MaskCallStack，先是初始化上下文和句柄，方便后续操作，然后获取 NtContinue 函数地址：通过 GetProcAddress 函数获取 Ntdll 模块中的 NtContinue 函数的地址。这个函数通常用于继续执行线程
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设置定时器，创建定时器，并设置回调函数，以执行一系列操作：备份堆栈、覆盖堆栈、恢复堆栈和设置事件，
当等待事件对象被定时器触发，此时调用堆栈将被遮蔽，然后定时器结束之后又触发事件，堆栈又恢复。
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纤程

纤程是一种用户级线程，它允许在一个线程内部进行上下文切换。纤程的切换完全由程序控制，不需要内核的参与，因此效率非常高。纤程的上下文包括寄存器状态和堆栈，当切换纤程时，当前纤程的上下文会被保存，然后加载新纤程的上下文。这意味着，通过纤程切换，可以改变当前线程的堆栈。
一个线程可以创建多个纤程，并通过调用 SwitchToFiber 函数根据需要在它们之间切换。在此之前，当前线程本身必须通过调用 ConvertThreadToFiber 成为纤程，因为只有一个纤程可以创建其他纤程。
所以当我们进行 sleep 时可以切换到新的纤程里面进行 sleep，从而隐藏我们 shellcode 堆栈，当调用返回时，它将再次切换到 shellcode 的纤程，以便可以继续执行。
重要的 api 使用如下：

// 创建纤程
LPVOID lpFiber = CreateFiber(0, FiberFunc, NULL);
// 将当前线程转换为纤程
ConvertThreadToFiber(NULL);
// 切换到新创建的纤程
SwitchToFiber(lpFiber);

项目参考：https://github.com/Kudaes/Fiber
代码实现的话第一个项目改改就可以实现，先 hook sleep 函数，然后调用 sleep 函数的时候就可以将上下文转换到一个新的纤程中，然后 sleep 结束之后，再转回 shellcode 执行的纤程中即可，这里不再分析代码。
但是当我们在执行 shellcode 相关功能时如果被检测到了会直接 gg。

posted @ 2024-06-06 11:57  fdx_xdf  阅读(79)  评论(0)  编辑  收藏  举报