0×00. 导读
DLL劫持是一种古老的技术了,本文是《CVE-2016-0041 Windows 10 PhoneInfo.dll Hijacking Vulnerability》的延伸,介绍了DLL劫持的漏洞原理、漏洞挖掘方法、漏洞利用场景等,同时引入了HaifeiLi关于Chrome/Edge自动下载漏洞的介绍,以及最新版本Edge对DLL注入的缓解措施。本文已在外部发表于乌云知识库,特别感谢tombkeeper在行文思路上的建议。
0×01. DLL劫持漏洞介绍
1.1 漏洞简介
如果在进程尝试加载一个DLL时没有指定DLL的绝对路径,那么Windows会尝试去指定的目录下查找这个DLL;如果攻击者能够控制其中的某一个目录,并且放一个恶意的DLL文件到这个目录下,这个恶意的DLL便会被进程所加载,从而造成代码执行。这就是所谓的DLL劫持。
在Windows XP SP2之前,Windows查找DLL的目录以及对应的顺序如下:
1. 进程对应的应用程序所在目录;
2. 当前目录(Current Directory);
3. 系统目录(通过 GetSystemDirectory 获取);
4. 16位系统目录;
5. Windows目录(通过 GetWindowsDirectory 获取);
6. PATH环境变量中的各个目录;
在Windows下,几乎每一种文件类型都会关联一个对应的处理程序,当我们在资源管理器中打开某种特定类型的文件时,与之相关联的处理程序便会被执行,也就是会新建一个进程,进程默认的 Current Directory (当前目录)就是被打开文件所在的目录。在Windows搜索DLL的这些目录中,攻击者最容易控制的当然是 Current Directory 。攻击者可以把恶意的DLL文件和目标文件(如WORD文档)打包在一起,如果受害者进行解压操作,恶意DLL和目标文件就会位于同一个目录,攻击者可以十分方便的实施DLL劫持。
由于早期Windows查找DLL文件的顺序并不合理,可以想象DLL劫持漏洞伴随着Windows存在了相当长的时间。然而,在相当长的一段时间里DLL劫持漏洞并没有受到大家的关注,直到2010年8月,微软发布安全通报2269637,同时网上公布了大量受影响软件的名字,DLL劫持漏洞才开始进入大家的视野。
1.2 漏洞归类
DLL劫持漏洞翻译成英文叫做 DLL Hijacking Vulnerability,CWE将其归类为 Untrusted Search Path Vulnerability。如果想要去CVE数据库中搜索DLL劫持漏洞案例,搜索这两个关键词即可。
1.3 缓解措施
从Windows XP SP2开始,SafeDllSearchMode 默认会被开启。SafeDllSearchMode的开启与否主要影响 Current Directory(当前目录) 在搜索顺序中的位置。开启SafeDllSearchMode后的DLL搜索顺序如下:
1. 进程对应的应用程序所在目录;
2. 系统目录(通过 GetSystemDirectory 获取);
3. 16位系统目录;
4. Windows目录(通过 GetWindowsDirectory 获取);
5. 当前目录;
6. PATH环境变量中的各个目录;
启用SafeDllSearchMode之后可以防范大部分DLL劫持,如系统DLL劫持。不过,如果进程尝试加载的DLL并不存在,那么进程仍然会尝试去当前目录加载这个DLL,这是SafeDllSearchMode所无法防范的。不过微软引入了 SetDllDirectory 这个API,给这个API传递一个空字符串就可以将当前目录从DLL搜索顺序中排除掉。
BOOL WINAPI SetDllDirectory( _In_opt_ LPCTSTR lpPathName ); If the lpPathName parameter is an empty string (""), the call removes the current directory from the default DLL search order. |
1.4 漏洞检查
使用Sysinternals工具包中的 Process Monitor(ProcMon)可以十分方便的检测DLL劫持漏洞,只需要设置几个过滤参数即可。
1. ProcessName 目标进程的名字;
2. Path 文件路径,可以设置为 begins with 当前目录所在路径;
3. Result 结果,设置为 NAME NOT FOUND;
0×02. DLL劫持漏洞利用场景
2.1 针对应用程序安装目录的DLL劫持
不管SafeDllSearchMode是否开启,在查找DLL时应用程序本身所在的目录都是最先被搜索的。因此如果能够放一个恶意的DLL文件到程序的安装目录,就可以利用DLL劫持漏洞来执行代码。
这种利用场景的要求相对较高,因为大部分程序默认安装到 %ProgramFiles% 或者是 %ProgramFiles(x86)%。这两个目录都需要管理员权限才可以进行写入操作,也就是说在进行DLL劫持之前,要求已经具有代码执行权限。基于这一原因,软件厂商一般不予处理此类问题。
这种场景多被一些恶意代码所使用,对常用软件进行DLL劫持可以在一定程度替代自启动功能,同时,利用 白加黑 方式还能逃避安全软件的检测。此外,一些外挂或者破解程序也会采用这种方式进行DLL劫持,例如QQ的一些显IP插件就是通过劫持 msimg32.dll 来实现功能的。
2.2 针对文件关联的DLL劫持
在Windows下,我们平时使用的各种文件(如MP3音乐、DOC文档、PDF文档、MKV视频等)都有一个与之关联的默认处理软件。当在资源管理器中打开某种特定类型的文件时,操作系统会自动创建一个进程来处理这个文件,进程对应的程序就是该文件类型关联的默认处理程序,进程的 当前目录 就是被打开文件所在的目录。
例如,如果Adobe Acrobat DC关联了.PDF文件类型,那么打开PDF文件时就会自动创建一个Acrobat.exe进程,进程的当前目录(Current Directory)就是PDF文件所在的目录。如果进程尝试加载一个不存在的DLL,根据默认的DLL搜索顺序,进程最终会搜索到PDF文件所在目录(即当前目录),如果该目录下恰好就存在有一个同名的DLL,那么这个DLL就会被进程所加载。这就是所谓的 文件关联型DLL劫持 。
相对于 针对应用程序安装目录的DLL劫持,针对文件关联的DLL劫持 的利用条件十分简单,只要放一个恶意的DLL就行了。由于实施这种DLL劫持不需要其他先决条件,许多厂商关注并承认该利用场景下的DLL劫持漏洞。
许多流行软件可能仍然存在有这种DLL劫持漏洞:笔者在2015年给12月给Adobe报告了Adobe Acrobat DC 15.009.20077中存在的一个DLL劫持漏洞(CVE-2016-0947),该漏洞由Acrobat.exe进程加载不存在的updaternotifications.dll所引起。此外,去CVE漏洞库搜索 DLL Hijacking 或者 Untrusted Search Path 也能找到很多案例。
2.3 针对安装程序的DLL劫持
许多应用程序的安装包程序也存在有DLL劫持漏洞,这种场景与 针对应用程序安装目录的DLL劫持 比较类似,本来也没有什么特殊之处,不过结合后文提到的浏览器自动下载漏洞,其利用条件又变得相对简单了。
这里以Notepad++最新的安装包npp.6.9.Installer.exe为例来进行讲解。启动 ProcMon 并设置好过滤器,可以看到npp.6.9.Installer.exe运行后尝试加载了许多DLL,这些都是第一次加载时没有加载成功的。
仔细观察进程尝试加载这些DLL时产生的调用栈,会发现有的调用栈中存在有 LoadLibrary(Ex),而有的调用栈中却没有。这里选取 Version.dll 和 SHFOLDER.dll 来进行对比说明。
- npp.6.9.Installer.exe在尝试加载 Version.dll 时产生的调用栈中并没有 LoadLibrary(Ex),这是因为DLL并不是被进程动态加载的,而是因为应用程序的导入表直接或者间接导入了这个DLL。在这种利用场景下,伪造DLL的导出表最好与被伪造DLL的导出表完全一致,否则DLL可能无法被进程成功加载(会弹出错误提示消息框)。有一个叫做 AheadLib 的工具可以十分方便的生成此类DLL的源文件。
0 fltmgr.sys FltAcquirePushLockShared + 0x907 1 fltmgr.sys FltIsCallbackDataDirty + 0x1f3d 2 fltmgr.sys FltDeletePushLock + 0x64f 3 ntoskrnl.exe MmCreateSection + 0x25b1 4 ntoskrnl.exe SeQueryInformationToken + 0xe3e 5 ntoskrnl.exe ObOpenObjectByName + 0x306 6 ntoskrnl.exe NtOpenProcessTokenEx + 0x326 7 ntoskrnl.exe KeSynchronizeExecution + 0x3a23 8 ntdll.dll ZwQueryAttributesFile + 0xa 9 wow64.dll Wow64EmulateAtlThunk + 0xd2b1 10 wow64.dll Wow64SystemServiceEx + 0xd7 11 wow64cpu.dll TurboDispatchJumpAddressEnd + 0x2d 12 wow64.dll Wow64SystemServiceEx + 0x1ce 13 wow64.dll Wow64LdrpInitialize + 0x42a 14 ntdll.dll RtlUniform + 0x6e6 15 ntdll.dll EtwEventSetInformation + 0x186f8 16 ntdll.dll LdrInitializeThunk + 0xe 17 ntdll.dll ZwQueryAttributesFile + 0x12 18 ntdll.dll aullrem + 0x1f1 19 ntdll.dll aullrem + 0x6cb 20 ntdll.dll aullrem + 0x565 21 ntdll.dll RtlEncodeSystemPointer + 0x404 22 ntdll.dll RtlSetBits + 0xf0 23 ntdll.dll RtlSetBits + 0x16b 24 ntdll.dll RtlSetBits + 0x60 25 ntdll.dll RtlSetThreadPoolStartFunc + 0x3a1 26 ntdll.dll RtlSetUnhandledExceptionFilter + 0x50 27 ntdll.dll LdrInitializeThunk + 0x10
- npp.6.9.Installer.exe在尝试加载 SHFOLDER.dll 时产生的调用栈中存在有 LoadLibrary(Ex),说明这个DLL是被进程所动态加载的。在这种利用场景下,伪造的DLL文件不需要存在任何导出函数即可被成功加载,即使加载后进程内部出错,也是在DLL被成功加载之后的事情。
0 fltmgr.sys FltAcquirePushLockShared + 0x907 1 fltmgr.sys FltIsCallbackDataDirty + 0x1f3d 2 fltmgr.sys FltDeletePushLock + 0x64f 3 ntoskrnl.exe MmCreateSection + 0x25b1 4 ntoskrnl.exe SeQueryInformationToken + 0xe3e 5 ntoskrnl.exe ObOpenObjectByName + 0x306 6 ntoskrnl.exe NtOpenProcessTokenEx + 0x326 7 ntoskrnl.exe KeSynchronizeExecution + 0x3a23 8 ntdll.dll ZwQueryAttributesFile + 0xa 9 wow64.dll Wow64EmulateAtlThunk + 0xd2b1 10 wow64.dll Wow64SystemServiceEx + 0xd7 11 wow64cpu.dll TurboDispatchJumpAddressEnd + 0x2d 12 wow64.dll Wow64SystemServiceEx + 0x1ce 13 wow64.dll Wow64LdrpInitialize + 0x42a 14 ntdll.dll RtlUniform + 0x6e6 15 ntdll.dll EtwEventSetInformation + 0x186f8 16 ntdll.dll LdrInitializeThunk + 0xe 17 ntdll.dll ZwQueryAttributesFile + 0x12 18 ntdll.dll aullrem + 0x1f1 19 ntdll.dll aullrem + 0x6cb 20 ntdll.dll aullrem + 0x565 21 ntdll.dll RtlLookupAtomInAtomTable + 0x35a 22 ntdll.dll RtlUlonglongByteSwap + 0x671 23 KernelBase.dll LoadLibraryExW + 0x243 24 KernelBase.dll LoadLibraryExA + 0x26 25 kernel32.dll LoadLibraryA + 0x31
2.4 Microsoft Edge与Google Chrome的自动下载漏洞
通过 iframe 可以触发 Microsoft Edge 和 Google Chrome 的自动下载功能,这一特性被 @HaifeiLi 认为是一个安全漏洞,其在Twitter上发表了很多关于该漏洞的推文,甚至抱怨Chrome和Edge团队忽视这个漏洞的存在。在HaifefiLi的长期呼吁下,Chrome最终在48.0.2564.82版本中修复了这个漏洞,而截至笔者撰文时Edge似乎仍然没有修复该漏洞。
Edge浏览器的默认下载目录为 C:\Users\Username\Downloads,通过Edge下载的文件默认都会保存在这个目录下。可以利用Edge的自动下载漏洞下载一个恶意的DLL文件(如Version.dll)到这个目录下,然后利用页面超时自动跳转功能让Edge跳转到正常页面来诱导用户下载一个正常的安装文件,当用户运行安装程序时恶意的DLL文件便会被进程加载。
测试浏览器自动下载漏洞的HTML测试代码如下所示:
<html> <head> <title>Windows Update</title> </head> <body> <iframe src="evil.dll"></iframe> <script> setTimeout( function () { window.location = "https://get.adobe.com/reader" }, 5000); </script> </body> </html> |
在Windows 10下使用Edge打开这个HTML页面,可以看到DLL文件被自动下载到了本地的下载目录中。不过由于DLL没有有效的数字签名,所以Edge会提示这个文件可能存在风险。
如果DLL文件具有有效的数字签名,那么Edge就不会这样提示了。在最新版本的Google Chrome(48.0.2564.116 m)上测试发现,不管DLL是否具有有效的数字签名,DLL文件下载之后都需要用户手工确认才会保存,否则会被删除。Chrome和Edge的测试结果汇总如下:
浏览器的自动下载漏洞还是十分危险的,攻击者甚至只需要诱导用户下载一个恶意的DLL,以后用户在下载目录中执行各种程序时都有可能加载这个DLL。此外,安装程序一般都会请求管理员权限,对于恶意的DLL来说管理员权限似乎是与生俱来的。
0×03. 非典型漏洞CVE-2016-0041分析
微软安全公告MS16-014中的描述表明其修复了一个CVE-ID为CVE-2016-0041的DLL劫持漏洞。漏洞详情为:Windows 10下的 URLMON.dll 文件存在加载 phoneinfo.dll 的代码,而Windows 10本身并不携带这个 phoneinfo.dll 文件,并且在查找DLL时使用的是标准的目录搜索顺序,所以这里会导致DLL劫持漏洞。这个漏洞的独特之处在于其存在于操作系统本身,所以在Windows 10下,只要是调用了 URLMON.dll 中能够触发漏洞代码的API的软件都会受到这个漏洞的影响。笔者在2015年底也发现了也发现了这个漏洞,同时确认Foxit Reader 7.2.8.1124受到该漏洞的影响,并将其报告给了Foxit Software。
3.1 漏洞分析
在发现这个漏洞时,笔者发现网上很少有关于 phoneinfo.dll 文件的介绍,只有 @tombkeeper 在 Sexrets of LoadLibrary 中提到了这个文件。TK指出 IE11 running on Windows 10 TP 9926 会尝试加载 phoneinfo.dll,而IE的当前目录就是桌面,所以如果放一个 phoneinfo.dll 到桌面上的话,在启动IE时这个DLL便会被加载。
Greg Linares 在 SRT-VR-24DEC2015 中指出 Windows10 的 URLMON.dll 中存在两处加载 phoneinfo.dll 的地方,可能是DLL文件的版本不一样,笔者找到的代码与之存在一些细微差异。笔者在分析 11.0.10240.16384 版本的 URLMON.dll 时找到的反汇编代码如下所示:
-
下面的代码位于 BuildUserAgentStringMobileHelper 中:
.text:1A4636A1 loc_1A4636A1: .text:1A4636A1 mov eax, pfnQueryPhoneInformation .text:1A4636A6 mov [ebp+pszValue], 0 .text:1A4636AD mov [ebp+szSrc], eax .text:1A4636B3 test eax, eax ; 判断eax寄存器的值是否为0 .text:1A4636B5 jnz loc_1A48FC97 ; 如果不为0则跳转 .text:1A4636BB push eax ; dwFlags = 0 .text:1A4636BC push eax ; hFile = 0 .text:1A4636BD push offset aPhoneinfo_dll ; "phoneinfo.dll" .text:1A4636C2 call ds:__imp__LoadLibraryExW@12 ; LoadLibraryExW(x,x,x) .text:1A4636C8 test eax, eax .text:1A4636CA jnz loc_1A48FC78
-
下面的代码位于 _QueryPhoneInformationA 中:
.text:1A461B93 mov edi, pfnQueryPhoneInformation .text:1A461B99 mov byte ptr [ebx], 0 .text:1A461B9C test edi, edi .text:1A461B9E jnz loc_1A48EE56 .text:1A461BA4 push edi ; dwFlags .text:1A461BA5 push edi ; hFile .text:1A461BA6 push offset aPhoneinfo_dll ; "phoneinfo.dll" .text:1A461BAB call ds:__imp__LoadLibraryExW@12 ; LoadLibraryExW(x,x,x) .text:1A461BB1 test eax, eax .text:1A461BB3 jnz loc_1A48EE34
这里加载 phoneinfo.dll 的代码为 LoadLibraryExW(“phoneinfo.dll”, NULL, 0)。因为这里 dwFlags 的值为0,所以使用标准的DLL搜索顺序;由于Windows 10上并不存在 phoneinfo.dll 这个文件,所以进程最终会尝试加载当前目录下的DLL。
这里简单分析一下受该漏洞影响的Foxit Reader。当在Windows 10下打开一个PDF文件时,进程 FoxitReader.exe 会加载当前目录下的 phoneinfo.dll 文件,对应的调用栈如下所示:
...... 16 KernelBase.dll LoadLibraryExW + 0x124 17 urlmon.dll Ordinal523 + 0x6f1 18 urlmon.dll Ordinal492 + 0x941 19 urlmon.dll Ordinal492 + 0x165 20 urlmon.dll Ordinal445 + 0x2e0 21 urlmon.dll RegisterFormatEnumerator + 0xe2 22 urlmon.dll UrlMkGetSessionOption + 0xcf 23 FoxitReader.exe CertFreeCertificateChainEngine + 0x72fbef 24 FoxitReader.exe CertFreeCertificateChainEngine + 0x70bbc2 25 FoxitReader.exe CertFreeCertificateChainEngine + 0x70f61e 26 FoxitReader.exe CertFreeCertificateChainEngine + 0x6f9f9c 27 user32.dll Ordinal2535 + 0x83 28 user32.dll GetScrollInfo + 0x1e8 29 user32.dll DispatchMessageW + 0x28d 30 user32.dll DispatchMessageW + 0x10 31 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x2d1f1b 32 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x2da62d 33 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x882a36 34 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x1866d1 35 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x173286 36 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x173563 37 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x21483f 38 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x217726 39 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x1e4922 40 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x1f4aba 41 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x1e8d6a 42 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x1eb562 43 FoxitReader.exe CertFreeCertificateChainEngine + 0x91e56c 44 FoxitReader.exe FoxitReader.exe + 0x46cd8e 45 kernel32.dll BaseThreadInitThunk + 0x24 46 ntdll.dll RtlInitializeCriticalSectionAndSpinCount + 0x29e 47 ntdll.dll RtlInitializeCriticalSectionAndSpinCount + 0x26d |
结合IDA或者Windbg进行分析,可以知道这里的调用路径为:
UrlMkGetSessionOption └--> GetUserAgentString └--> GetUserAgentStringForMode └--> InitUserAgentGlobals └--> BuildUserAgentStringMobileHelper └-->LoadLibraryExW |
即Foxit Reader因为调用了URLMON.dll中的UrlMkGetSessionOption函数,导致其受到DLL劫持漏洞的影响。在IDA中使用交叉引用功能进行回溯,可以找到其他能够触发该漏洞的路径,Greg Linares 给出了另外两个路径:
-
路径1
┌-----------------------------------------------------┐ │ CINetHttpEdge::SetOptionUserAgent │ │ CINetHttp::SetOptionUserAgent │ │ CIEBrowserModeFilter::collectCacheEntryInfoCallback │ └-----------------------------------------------------┘ └--> MapBrowserEmulationStateToUserAgent (Ordinal 445) └--> InitUserAgentGlobals (Ordinal 492) └--> BuildUserAgentStringMobileHelper
-
路径2
┌-------------------------------------┐ │ ObtainUserAgentString (Ordinal 211) │ │ GetUserAgentString │ └-------------------------------------┘ └--> InitUserAgentGlobals (Ordinal 492) └--> BuildUserAgentStringMobileHelper
Greg Linares 同时也指出了他们发现的其他受该漏洞影响的软件:
1. Internet Explorer 没有命令行参数的情况下(例如双击并打开IE);
2. Skype 启动的时候;
3. OneDrive 同步以及更新的时候(无需用户交互);
4. Visual Studio 2015 微软账户更新或者同步的时候;
3.2 补丁分析
更新后的URLMON.dll文件在调用 LoadLibraryEx 加载 phoneinfo.dll 时将 dwFlags 参数值指定为 0×800,即 LOAD_LIBRARY_SEARCH_SYSTEM32,表示只搜索 System32 目录。对应的代码为LoadLibraryExW(L”phoneinfo.dll”, NULL, LOAD_LIBRARY_SEARCH_SYSTEM32),反汇编代码如下:
.text:1A46386B push 800h ; dwFlags .text:1A463870 push eax ; hFile .text:1A463871 push offset aPhoneinfo_dll ; "phoneinfo.dll" .text:1A463876 call ds:__imp__LoadLibraryExW@12 ; LoadLibraryExW(x,x,x) |
0×04. DLL劫持漏洞缓解措施
DLL劫持漏洞在未来可能仍然会影响着许多软件或者操作系统组件,亦或是与其他漏洞相结合以衍生出新的攻击方法。尽管目前没有一个完美的方法(No Silver Bullet)可以防止软件受到DLL劫持漏洞的影响,但是开发人员仍然可以采取各种措施来缓解DLL劫持漏洞带来的影响。
4.1 基本缓解措施
1. 在加载DLL时尽量使用DLL的绝对路径;
2. 调用SetDllDirectory(L””)把 当前目录 从DLL搜索目录中排除;
3. 使用 LoadLibraryEx 加载DLL时,指定 LOAD_LIBRARY_SEARCH_ 系列标志;
此外,进程也可以尝试去验证DLL的合法性,例如是否具有自家的合法数字签名、是否是合法的系统DLL文件等。
4.2 Windows Edge缓解措施
最新版本的Edge提供了一种对抗DLL劫持(注入)的缓解措施:只有拥有微软签名以及WHQL(Windows Hardware Quality Lab)签名的DLL模块才会被Edge加载,而且这套机制是在操作系统内核中实现的。
关于这一缓解措施的细节分析,可以阅读 Paul Rascagneres 的文章 MICROSOFT EDGE BINARY INJECTION MITIGATION OVERVIEW。
0×05. Acknowledges
感谢 TK 在行文思路上的建议;同时,在本文的写作过程中参考了以下资料,在此亦表示感谢。
- MSDN,Dynamic-Link Library Security
- MSDN,Dynamic-Link Library Search Order
- Microsoft,安全通报 (2269637)
- CWE,CWE-426: Untrusted Search Path
- CWE,CWE-427: Uncontrolled Search Path Element
- Yonsm,AheadLib 2.2.150 – 自动生成一个特洛伊 DLL 分析代码的工具
- HaifeiLi,Watch your Downloads: the risk of the “auto-download” feature on Microsoft Edge and Google Chrome
- Microsoft,微软安全公告 MS16-014
- tombkeeper,Sexrets of LoadLibrary
- Greg Linares,SRT-VR-24DEC2015
- Wins0n,CVE-2016-0041 Windows 10 PhoneInfo.dll Hijacking Vulnerability
- Microsoft Edge Dev Blog,Protecting Microsoft Edge against binary injection
- Paul Rascagneres,MICROSOFT EDGE BINARY INJECTION MITIGATION OVERVIEW
本文地址: 程序人生 >> 深入解析DLL劫持漏洞
作者:代码疯子(Wins0n) 本站内容如无声明均属原创,转载请保留作者信息与原文链接,谢谢!