CFG防护机制简单实践与介绍

CFG防护机制简单实践与介绍

简介

Control Flow Guard（CFG）是较新的windows漏洞利用缓解措施，旨在解决内存损坏漏洞。 针对的是间接跳转的保护，比如call eax，jmp eax等。 CFG扩展了先前的漏洞缓解技术，例如GS，DEP和ASLR。

这个保护措施从Microsoft Visual Studio 2015及以上开始支持。

系统的话是从windows 8.1开始吧

简单来说就是在call eax等间接跳转之前加个验证。

实践

使用的示例代码

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

typedef int(*fun_t)(int);

int foo(int a)
{
    printf("hellow world %d\n",a);
    return a;
}
class CTargetObject
{
public:
    fun_t fun;
};
int main()
{
    int i = 0;
    CTargetObject *o_array = new CTargetObject[5];
    for (i = 0; i < 5 ; i++)
        o_array[i].fun = foo;
    o_array[0].fun(1);  
    return 0;
}

修改编译选项

上面改了可能报错：

命令行 error D8016: “/ZI”和“/guard:cf”命令行选项不兼容

就是CFG与这个ZI不兼容，所以我们得关闭ZI

编译完成我们可以使用winchecksec工具查看是否开启了CFG

或者使用VS自带的工具，命令如下：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

 /headers /loadconfig E:\VS2017\learnCFG\Debug\

开启了CFG，OPTIOAL HEADER VALUES里面应该有Control Flow Guard

Section contains the following load config那里有“CF Instrumented”和“FID table present”等

我们看看开了CFG和没有开的区别

首先是没开的

接下来是开了的

双击跟过去那个检查函数是没有代码的，这应该是运行程序的时候再填充了

运行时，实际调用的是下面的ntdll!LdrpValidateUserCallTarget

原理分析

首先说说CFGBitmap

pCFG检查基于CFGBitmap，它表示在进程空间内所有函数的起始位置。在进程空间内每8个字节的状态对应CFGBitmap中的一位。如果函数的地址是合法有效的，那么这个函数对应在CFGbitmap的位置会被设置位1，否则是0。 p p一个Bitmap的大小是4字节

下面以地址0x00b0100为例（这是先知参考文章的例子）

具体调试结果跟解析如下了：

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

ntdll!LdrpValidateUserCallTarget:
77408be0 8b15f8124a77    mov     edx,dword ptr [ntdll!LdrSystemDllInitBlock+0xb0 (774a12f8)] ds:002b:774a12f8=0070000
;获取CFGBitmap基址
77408be6 8bc1            mov     eax,ecx    ;ecx为要检验的函数地址，给到eax (ecx=00711a0)
77408be8 c1e808          shr     eax,8      ;取地址的高个字节 (eax = 0000711)
ntdll!LdrpValidateUserCallTargetBitMapCheck:
77408beb 8b1482          mov     edx,dword ptr [edx+eax*4] ds:002b:0074c44c=10100444 ;获取该地址对应的bitmap 
77408bee 8bc1            mov     eax,ecx
77408bf0 c1e80          shr     eax,                          ;舍弃最低个bit
77408bf f6c10f          test    cl,0Fh                         ;判断目标地址是否以0x10对齐，跟0xf与运算，判断是否等于 0
77408bf6 7506            jne     ntdll!LdrpValidateUserCallTargetBitMapRet+0x1 (77408bfe)   ;不等于0则跳转到77408bfe
; bt系列指令它们的结果影响CF标志位
;BT:把指定位传送给CF；
;BTC:把指定位传送给CF后还使该位变反；
;BTR:把指定位传送给CF后还使该位变为0；
;BTS:把指定位传送给CF后还使该位变为1;
77408bf8 0fac2          bt      edx,eax                        ;将edx的第eax位，给到CF（其实bt指令最多取eax的低5个bit）
;假如bt的第二个参数很大，2位取低bit，64位取低5bit，参考.htm的Description的第二段
;edx为00010000 00010000 00000100 01000100，eax的最低5bit为10100，即20，可以看到索引20位置为1，置CF为1，所以是有效的
77408bfb 70a            jae     ntdll!LdrpValidateUserCallTargetBitMapRet+0xa (77408c07) ;CF等于0才跳
ntdll!LdrpValidateUserCallTargetBitMapRet:
77408bfd c              ret                             ;正常情况下在这就返回执行正常代码了
77408bfe 0fbaf000        btr     eax,0                          ;跟0x10不对齐跳到这，将eax的最低bit给到CF，之后将最低bit置0
77408c02 0fac2          bt      edx,eax                        ;跟上面的一样，取低5bit作为edx的bit的索引，给到CF
77408c05 709            jae     ntdll!LdrpValidateUserCallTargetBitMapRet+0x1 (77408c10) ;这就跳到失败的流程了
77408c07 8c801          or      eax,1                          ;上面77408bfb判断无效后，来到这将eax最低位置1后再判断
77408c0a 0fac2          bt      edx,eax
77408c0d 701            jae     ntdll!LdrpValidateUserCallTargetBitMapRet+0x1 (77408c10) ;这就跳到失败的流程了
77408c0f c              ret
77408c10 51              push    ecx
77408c11 8d642480        lea     esp,[esp-80h]
77408c15 0f110424        movups  xmmword ptr [esp],xmm0
77408c19 0f114c2410      movups  xmmword ptr [esp+10h],xmm1
77408c1e 0f11542420      movups  xmmword ptr [esp+20h],xmm2
77408c2 0f115c240      movups  xmmword ptr [esp+0h],xmm
77408c28 0f11642440      movups  xmmword ptr [esp+40h],xmm4
77408c2d 0f116c2450      movups  xmmword ptr [esp+50h],xmm5
77408c2 0f11742460      movups  xmmword ptr [esp+60h],xmm6
77408c7 0f117c2470      movups  xmmword ptr [esp+70h],xmm7
77408cc e8e7460500      call    ntdll!RtlpHandleInvalidUserCallTarget (7745d28)
77408c41 0f100424        movups  xmm0,xmmword ptr [esp]
77408c45 0f104c2410      movups  xmm1,xmmword ptr [esp+10h]
77408c4a 0f10542420      movups  xmm2,xmmword ptr [esp+20h]
77408c4f 0f105c240      movups  xmm,xmmword ptr [esp+0h]
77408c54 0f10642440      movups  xmm4,xmmword ptr [esp+40h]
77408c59 0f106c2450      movups  xmm5,xmmword ptr [esp+50h]
77408c5e 0f10742460      movups  xmm6,xmmword ptr [esp+60h]
77408c6 0f107c2470      movups  xmm7,xmmword ptr [esp+70h]
77408c68 8da42480000000  lea     esp,[esp+80h]
77408c6f 59              pop     ecx
77408c70 c              ret

那么最终假如校验失败，那就会跳到

代码语言：javascript代码运行次数：0运行复制

77408cc e8e7460500      call    ntdll!RtlpHandleInvalidUserCallTarget (7745d28)

最终int 0x29抛出异常

参考

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本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。 原始发表：2019-10-28，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除前往查看漏洞命令行实践索引函数