Windows DLL劫持漏洞原理、手工与自动化挖掘实战

DLL(Dynamic Link Library)文件为动态链接库文件，又称“应用程序拓展”。在程序运行中，可能会需要一些相对独立的动态链接库，而这些预先放置在系统中的动态链接库文件。当我们执行某一个程序时，相应的DLL文件就会被调用。DLL 是一个包含可由多个程序同时使用的代码和数据的库，一个应用程序可使用多个DLL文件，一个DLL文件也可能被不同的应用程序使用，这样的DLL文件被称为共享DLL文件。

DLL劫持指的是，恶意程序通过劫持或者替换正常的动态链接库，欺骗正常程序加载精心准备的恶意动态链接库。DLL劫持的产生大多与动态链接库加载顺序有关，不同的系统查找DLL的目录以及对应的顺序略有差异，大概可以分为Windows XP SP2之前、在Windows XP SP2之后这两种情况。

在Windows XP SP2之前，Windows查找DLL的目录以及对应的顺序如下：

• 进程对应的应用程序所在目录。
• 当前目录（Current Directory）。
• 系统目录（通过 GetSystemDirectory 获取）。
• 16位系统目录。
• Windows目录（通过 GetWindowsDirectory 获取）。
• PATH环境变量中的各个目录。

在Windows XP SP2之后到Windows 7，引入了一个名为SafeDllSearchMode的安全机制，SafeDllSearchMode默认为开启状态，此时Windows查找DLL的目录以及对应的顺序如下。

• 进程对应的应用程序所在目录。
• 当前目录（Current Directory）。
• 系统目录（通过 GetSystemDirectory 获取）。
• 16位系统目录。
• Windows目录（通过 GetWindowsDirectory 获取）。
• PATH环境变量中的各个目录。

在Windows 7之后，在原来SafeDllSearchMode的规则下，额外引入了KnownDLLs概念，以缓解DLL劫持问题。KnownDLLs 是一个注册表项，位于 HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\KnownDLLs，此项下的所有匹配到的DLL文件就会被禁止从程序自身所在的目录下调用，而只能从系统目录即SYSTEM32目录下调用。

编写测试DLL

测试DLL劫持漏洞需要编写一个用于测试的DLL程序，为了保证一定的通用性，该程序使用DllMain作为触发点，程序代码如下。

#include "pch.h"
BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved){
switch (ul_reason_for_call)
{
       case DLL_PROCESS_ATTACH:
       MessageBoxA(0,"Process attach",0,0);
       break;
       case DLL_PROCESS_DETACH:
       MessageBoxA(0,"Process detach",0,0);
       break;
       case DLL_THREAD_ATTACH:
       MessageBoxA(0,"Thread attach",0,0);
       break;
       case DLL_THREAD_DETACH:
       MessageBoxA(0,"Thread detach",0,0);
       break;
}
return TRUE;
}

将以上代码编译为DLL，当程序存在DLL劫持漏洞，调用DllMain会弹出对应的消息框。

可以编写一个Demo程序，使用Windows api LoadLibraryA函数来加载这个DLL，程序代码如下：

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    HMODULE hModule = LoadLibraryA("payload.dll");
    FreeLibrary(hModule);
    return 0;
}

此时，运行该程序将使用LoadLibraryA函数加载测试DLL，弹出MessageBox对话框，如图所示。

手动挖掘DLL劫持漏洞

Putty.exe是知名的ssh连接客户端，本次使用Putty的0.62版本，演示如何挖掘一个可利用的DLL劫持漏洞，并使用上节编写的测试payload来触发MessageBox对话框。

首先启动Process Monitor，根据实际情况添加过滤条件，如图所示，过滤条件为进程名为Putty.exe的条目以及结果为NAME NOT FOUND的条目。

随后启动Putty.exe，捕获到以下条目。如图所示，可以看到Putty.exe尝试加载了UIAutomationCore.dll，但状态为NAME NOT FOUND，且该DLL名不在KnownDLLs列表中。

将编写的测试DLL放到Putty.exe同级目录，并重命名为UIAutomationCore.dll，点击putty.exe启动程序，如图所示，此时弹出了MessageBox对话框，证明成功挖掘出一个putty的DLL劫持漏洞。

通过本次实验，介绍了如何手工挖掘一个入口点为DllMain的DLL劫持漏洞。实际上，除DllMain以外，DLL还有着很多其他的入口函数，通过更加深入的渗透测试与逆向分析，可以找到更多的DLL劫持漏洞。

使用DLLHSC自动挖掘DLL劫持漏洞

DLLHSC是一个C/C++编写的开源项目，下载地址为 https://github.com/ctxis/DLLHSC，主要用于DLL劫持漏洞的自动化挖掘。

使用如下命令，将启动程序并打印它所加载的非KnownDLLs列表，而且不是WinSxS依赖的DLL文件名，如图所示。

DLLHSC.exe -e putty.exe -lm

使用如下命令，将加载可行性文件，并且Hook LoadLibrary和LoadLibraryEx函数，打印运行时加载的DLL文件名，如图所示。

DLLHSC.exe -e putty.exe -rt

自动化工具可以显著提高挖掘效率，但其原理仍基于对Windows DLL加载机制的理解。结合手工分析与工具辅助，是进行逆向工程与安全研究的有效途径。