DEP和ASLR的原理与破解介绍

DEP和ASLR的原理与破解介绍
一、什么是DEP？
数据执行保护(DEP)（Data Execution Prevention） 是一套软硬件技术，能够在内存上执行额外检查以帮助防止在系统上运行恶意代码。在 Microsoft Windows XP Service Pack 2及以上版本的Windows中，由硬件和软件一起强制实施 DEP。

支持 DEP 的 CPU 利用一种叫做“No eXecute 不执行”的技术识别标记出来的区域。如果发现当前执行的代码没有明确标记为可执行（例如程序执行后由病毒溢出到代码执行区的那部分代码），则禁止其执行，那么利用溢出攻击的病毒或网络攻击就无法利用溢出进行破坏了。如果 CPU 不支持 DEP，Windows 会以软件方式模拟出 DEP 的部分功能。

DEP（Data execution protect）数据执行保护，这个功能需要操作系统和硬件的共同支持才可以生效。DEP的原理就是在系统的内存页中设置了一个标志位，标示这个内存页的属性（可执行）。

在硬件上这个工作就交给了CPU来完成，intel CPU在内存页中设置了XD标志位，amd CPU在内存页中设置了NX标志位，都标志了内存页的执行权限。

在操作系统方面，windows xp sp2从开始支持DEP的功能，但是必须将操作系统运行在PAE（Physical address extension）模式下，即使用硬件的这个标志位。

WINXP SP2 默认 /NOEXECUTE = OPTIN；DEP只是对一些必须的windows程序和服务起效。
WIN2K3 SP1默认 /NOEXECUTE = OPTOUT；DEP对所有的windows程序和服务起效，除非是用户自己排除的程序。

二、什么是ASLR？
ASLR是一种针对缓冲区溢出的安全保护技术，通过对堆、栈、共享库映射等线性区布局的随机化，通过增加攻击者预测目的地址的难度，防止攻击者直接定位攻击代码位置，达到阻止溢出攻击的目的。如今Linux、FreeBSD、Windows等主流操作系统都已采用了该技术。（虚拟地址）此技术需要操作系统和软件相配合。PE头文件中会设置 IMAGE_DLL_CHARACTERISTICS_DYNAMIC_BASE标示来说明其支持 ASLR。

ASLR（Address space layout randomization）windows系统中运行的同一个程序其模块加载的地址空间是随机的，也是防止恶意代码攻击的一种手段。（纯系统级别的实现）我们自己编写的程序或者链接库，可以通过设置一个链接选项，Project Property -> Configuration Properties -> Linker -> Advanced -> Randomized Base Address，来设置是否支持ASLR？

在linux中使用此技术后，杀死某程序后重新开启，地址换。

在windows中使用此技术后，杀死进程后重新开启，地址不换，重启才会改变。

绕过DEP的方法
直接利用程序中没有ASLR特性的模块，寻找能够利用的汇编指令，xchg eax, esp retn, pop ebx retn等等，找到这些特殊的指令，接下来就是构造一个适合这些指令使用的栈数据了，这个执行过程就利用原来模块的执行内存，我们的栈数据也仍然是作为数据使用，不会被DEP检测到。

比如WinExec、system已经在程序中被调用，我们只需要将调用处的地址拿过来，放到ret语句中，并配置好适当的参数。这种方式非常巧妙，都不需要写入一堆代码到内存中，但是前提是你需要使用的API原来程序中都有。

调用参数 覆盖方向—> /bin/sh
虚假的返回地址
返回地址 system函数的入口地址
EBP上层函数堆栈基址 溢出的变量覆盖区域，
在这里填充适当的数据，

作为system函数的参数。

（调用其他的API也是类似）

异常处理代码入口地址
（如果函数设置异常处理）

局部变量

有了上面执行API的条件，我们就可以利用以下方法，改变进程或者内存页的DEP属性。

1、通过调用API赋予内存可执行的权限，包括VirtualAlloc HeapCreate等函数，可以改变内存页的执行属性。

2、通过调用API取消系统对本进程的DEP检测，SetProcessDEPPolicy，但是使用这个函数需要满足条件：

操作系统是vista sp1、winxp sp3、win2k8

操作系统DEP的模式设置为OPTIN OPTOUT，如果是AlwaysON就没有办法了。

3、通过NT!NTSetInformationProcess函数关闭本进程的DEP检测，nt5.1都可以实现，vista版本也可以，但是vista sp1之后就不行了。

4、通过WriteProcessMemory把执行代码写入到可执行的内存页中。