By HireHackking in HACKER
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上一篇文章主要講的是理論上的可能性，本文，我們會詳細介紹實踐中遇到的一些挑戰。
挑戰1：可擴展存儲引擎緩存清理WindowsMail利用統一的存儲數據庫將電子郵件數據（例如電子郵件地址和消息）保存在本地文件系統中。此數據庫位於路徑%LOCALAPPDATA%\Comms\UnistoreDB\store.vol。可擴展存儲引擎(ESENT)使用專有的二進制格式為其數據結構構建數據庫。這種二進制格式可以使用像ESEDatabaseView這樣的工具來查看。使用ESENT的好處是它有一個緩存機制，可以最大限度地高性能訪問數據。這種緩存機制是我們遇到的第一個障礙。
在後台，緩存緩衝區根據系統服務啟動UserDataService時初始化的ESENT參數JET_paramVerPageSize分配一個大小。默認緩存大小為0x2000，必須與頁面大小粒度對齊。但是，這在WTF模糊器模塊的上下文中成為一個問題。
問題是，當緩存緩衝區已滿時，ESENT將工作項排隊以清除緩存緩衝區。工作項是程序可以提交給線程池的子例程。工作項是異步執行的，並且調度程序系統會根據系統資源的可用性發出警報。遺憾的是，這是一個複雜的機制，WTF模糊器無法模擬。因此，fuzzer模塊將在上下文切換時退出，當它碰到線程API（例如，KERNELBASE!QueueUserWorkItem）時退出。讓模糊器超越上下文切換是對CPU時間的浪費。這就是為什麼你應該在每個WTF模糊器模塊中找到類似的斷點處理程序的原因：
在上下文切換期間停止模糊器模塊的斷點處理程序
當發生意外的上下文切換時，開發者必須了解它發生的原因並實施解決方法以達到所需的代碼路徑。這可以通過分析WTF模糊器生成並由0vercl0k的Symbolizer後處理的覆蓋跟踪日誌來完成。下圖顯示了在上下文切換處停止的覆蓋跟踪日誌示例：
通過Symbolizer生成的覆蓋跟踪日誌示例
這裡沒有復雜的技巧來分析覆蓋跟踪日誌。我們只需進行回溯以定位模塊或函數轉換（即modA!funcnameX-modB!funcnameY）以發現上下文切換的原因。通常，我們將模塊文件加載到IDAPro中以統計研究和理解底層代碼。有時，執行靜態代碼分析可能還不夠，尤其是當代碼包含IDAPro無法自動解析的虛函數調用時。相反，你可以使用TTD來解析虛函數調用或探索執行的代碼。
覆蓋跟踪日誌揭示了上下文切換的原因
上圖顯示ESENT!CGPTaskManager:ErrTMPost+0xd4調用KERNELBASE!QueueUserWorkItem，本質上是在線程池隊列中放置一個可執行線程，而ESENT!CGPTaskManager:ErrTMPost是從ESENT!VER:VERSignalCleanup派生的。在深入分析該函數後，在TTD的幫助下，我們確定了ESENT!VER:VERSignalCleanup的目的是將當前緩衝區緩存大小與通過JET_paramVerPageSize指定的默認緩存大小進行比較。它調用QueueUserWorkItem來執行緩存清理線程，ESENT！ VER:VERIRCECleanProc，如果當前緩存緩衝區被填滿，最終會導致上下文切換。因此，我們面臨的挑戰是找到一種方法來防止觸發清理程序。
我們首先想到的是，最簡單的解決方法是將默認緩存大小從0x2000增加到其最大大小0x10000。從技術上講，數據庫引擎的配置設置可以根據MSDN文檔使用API JetSetSystemParameter進行調整。但是，我們無法通過使用外部程序來更改駐留在隔離的系統服務進程空間中的設置來實現這一目標。
清單3：顯示系統主機服務集數據庫引擎配置設置的調用堆棧
查看清單3中的調用堆棧，然後我們考慮通過劫持UserDataService並在數據庫引擎配置設置發生之前在ESENT.dll中的特定偏移處調整硬編碼的默認緩存大小來解決此問題。我們決定試一試。
劫持服務DLL很簡單。我們可以定位到目標服務註冊表項，定義如下：
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\UserDataSvc\Parameters
ServiceDLL=%SystemRoot%\System32\userdataservice.dll
當ServiceDLL條目調整為我們自定義的服務DLL文件時，它將變成：
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\UserDataSvc\Parameters
ServiceDLL=c:\userdatasvc\UserDataSvcProxy.dll
自定義服務DLL導出兩個強制模型函數，ServiceMain和SvchostPushServiceGlobals。修改上述註冊表項後，系統服務將加載自定義服務DLL，該DLL執行模型ServiceMain函數。模型ServiceMain函數將在ESENT.dll中的特定偏移處修補JET_paramVerPageSize。打補丁後，它會將執行傳遞給UserDataService導出的初始ServiceMain函數，並像往常一樣繼續它的初始例程。
清單4：顯示自定義服務DLL劫持UserDataService的調用堆棧
設置完後，我們針對新的快照映像運行模糊器模塊，並加載了自定義服務DLL，該DLL應將緩存大小調整為0x10000。但不幸的是，它仍然hits=清理過程。因此，我們需要找出另一種解決方法。
我們查看了ESENT!VER:VERSignalCleanup，但意識到該函數不返回調用函數的值，這使我們相信函數例程並不關心這個清理過程是否成功執行。最重要的是，它似乎不跟踪任何可能導致ESENT中意外行為的全局狀態或事件。考慮到這些，我們決定跳過這個清理過程，只需設置一個斷點來模擬這個函數，即在命中斷點時立即返回到調用者，如下圖所示：
跳過ESENT!VER:VERSignalCleanup以避免上下文切換
這樣，我們的模糊器模塊可以在清理過程之外執行，而無需點擊上下文切換！但是，需要注意的是，這可能會大大增加快照映像內的內存使用量。但這不應該給我們帶來任何潛在的問題，因為一旦完成模糊測試迭代，快照映像就會恢復到其原始狀態。換句話說，懸空緩存緩衝區可以忽略不計。
挑戰2：加載一個卸載的DLL並執行分頁內存如果你熟悉軟件模擬，就會明白讓模擬器的行為像本機計算機一樣是不可能的。同樣的事情也適用於WTF模糊器。當出現這種限制時，我們需要找到解決方法。但根據面臨的限制的複雜性，有些解決辦法可能很簡單，有些解決辦法就像調整快照映像一樣簡單。
我們遇到的下一個問題是，當WTF嘗試從文件系統加載已卸載的DLL文件時會發生上下文切換。同樣，我們通過分析覆蓋跟踪日誌和一些代碼片段確定了問題的根本原因，如下圖所示。從覆蓋跟踪日誌中，我們可以看出CoCreateInstanceAPI是從MCCSEngineShared!Decode2047Header+0xfe調用的。此COMAPI負責加載在類ID中指定的COM對象，在本例中為CLSID_CMultiLanguage。此類ID對應於C:\WINDOWS\SYSTEM32\mlang.dll。
加載卸載的DLL文件
有了這些信息，我們手動將COM對象DLL注入目標進程，將映像轉儲為新的快照，並對其進行測試。結果，它超越了MCCSEngineShared!Decode2047Header，但我們遇到了另一個問題。
由內存訪問錯誤導致的另一個上下文切換
查看上圖中的覆蓋跟踪日誌後，我們意識到發生了從用戶模式exsmime!CMimeReader:FindBoundary到內核模式nt!MiUserFault的異常代碼執行轉換。我們的經驗表明，模擬器可能已命中保留的內存地址或換出到頁面文件的內存地址。這是一種常見的Windows內存管理機制，出於性能原因將不經常使用的內存保留在頁面文件中。為了驗證這一點，我們使用WinDbg調試器加載內存轉儲並檢查在exsmime!CMimeReader:FindBoundary+0x4f處指定的代碼，如圖10所示。
調用虛函數時的內存訪問錯誤
它從虛函數表中調用虛函數，但虛函數的目的地exsmime!CHdrContentType:value是通過TTD快照確定的，如下圖所示：
使用TTD確定虛函數的目的地址
為了解決這個內存訪問問題，我們運行了lockmem實用程序，它確保指定進程的每個可用內存區域都將保留在內存中，因此它不會被寫入頁面文件，這會在訪問時引發頁面錯誤。為獲得最佳結果，始終建議執行完整的內存轉儲，以避免其他不可預見的內存訪問問題。當你對內核模式組件進行模糊測試時，此技巧特別有用。
挑戰3：註冊表掛鉤Windows註冊表是一個分層數據庫，用於存儲Windows操作系統和應用程序的低級設置。該數據庫將註冊表配置單元的信息保存在文件系統中。也就是說，註冊表操作在一定程度上涉及到I/O操作。由於模擬器都不支持這些操作，因此我們需要復制這些功能。
在撰寫本文時，WTF提供了一個fshook子系統來複製I/O操作，但不提供註冊表掛鉤（此後是reghook）。顯然，我們不能為reghook重用fshook，因為它們是不同的API，但我們可以將fshook中的一些實現調整為reghook。例如，我們可以重用fshook和RegHandleTable_t類中的偽句柄算法。 fshook和reghook之間的關鍵區別在於如何模擬預期內容（(即用於I/O操作的文件內容和用於註冊表操作的註冊表數據）。例如，對於reghook，如果註冊表操作要打開一個新句柄，則調用RegOpenKeyAPI來打開特定註冊表項的句柄。其對應的鉤子處理程序將API調用重定向到本機。換句話說，本機設備將嘗試使用本機API打開註冊表項，如果註冊表項存在，則返回句柄。打開的句柄對本機有效，但對作為內存轉儲的客戶機無效。因此，應該生成一個偽句柄並將其映射到本機句柄。
重申一下，當前的regook實現是不完整的，並且沒有針對其他目標進行全面測試。但是擴展現有的regook以支持其他註冊表API應該相當簡單。
奇特的RFC822.SIZE案例在部署和分發模糊器模塊後，我們開始收集模糊器收集的有趣輸入。從那裡，我們開始生成代碼跟踪，並使用Lighthouse插件將其加載到IDAPro中以進行進一步分析。
我們首先對InternetMail.dll進行逆向工程，以找到操縱變異輸入的代碼，特別是模糊器提供給目標的ResponseParams。此時，FETCH響應中的一個有趣的ResponseParams，RFC822.SIZE，立即引起了我們的注意。經查，RFC822.SIZE是FETCH命令的屬性之一，表示消息的大小。簡單地說，它告訴電子郵件客戶端到達客戶端的整個電子郵件消息的大小，包括電子郵件標題、內容和附件。
有趣的是，從清單5中的代碼片段來看，該值的代碼清理非常簡單，只需確保消息的大小不是4GB（基數為10的4294967295或32位十六進制的0xFFFFFFFF）即可。這樣做時會產生錯誤。
清單5：獲取RFC822.SIZE並將其保存在數據結構中
在(1)中，如果strtoul無法執行有效轉換，則返回零值。但是，似乎(2)中的代碼清理沒有意義，因為4294967294（32位十六進制中的0xFFFFFFFE）之類的值可能會繞過檢查並造成算術溢出，如果該值將用於某些算術運算代碼中的某處。在深入研究代碼後，我們只發現了一個操縱該值的函數。毫不奇怪，我們在這裡看到了相同的代碼清理。
清單6：HeaderParser:_PostNewMessageCreation操作RFC822.SIZE
在(A)中，從pImapSyncContext中檢索到v1指針，表明未知指針可能與某些保持某些同步狀態的數據結構有關。進一步查看代碼，我們在(B)和(C)中看到兩個算術運算。對於(B)，根據RFC822.SIZE的值進行增量操作，並將增量值的結果保存到v1指針，而RFC822.SIZE值在(C)中聚合。這似乎值得深入研究。
因此，我們準備了一個由多個FETCHResponseParams和偽造的RFC822.SIZE組成的IMAP數據包，然後使用TTD捕獲執行的代碼。
清單7：具有兩個FETCH響應參數的IMAP數據包使用偽造的RFC822.SIZE
清單8：調試器輸出顯示v1指針中RFC822.SIZE的聚合值
清單8中突出顯示的區域清楚地表明聚合值溢出了v1指針中的相鄰字段。但我們不確定被覆蓋的字段是否會帶來任何安全問題。因此，我們需要確定此原始內存的數據結構字段。我們使用TTD.Utility.GetHeapAddress來顯示堆的起始地址以及分配和初始化堆地址的位置。
v1指針的GetHeapAddress輸出和堆分配調用堆棧
根據TTD.Utility.GetHeapAddress的輸出，我們確定v1指針的起始堆地址為0x251a1f58f60，並從SYNCUTIL!SyncStatsHelpers:_LookupAccountSyncStats初始化。在這個函數中，我們意識到v1指針被傳遞給SYNCUTIL!SyncStatsHelpers:_LoadSyncStats，它將各種統計信息加載到v1指針引用的數據結構中。
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