shellcode自动生成技术研究
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2014-07-20
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Shellcode 自动生成技术研究
摘要：随着网络技术的发展，网络安全威胁日益严重，对软件安全漏洞的攻击成为攻击的
重要途径。在此基础上，本文旨在分析和研究软件漏洞攻击，探索 shellcode 自动生成技术，
为渗透攻击提供有效的脚本支持。
关键字：
1. 引言
目前，国防科技工业面临着严峻的保密形势，网络安全威胁日益严重，网络攻击技术
已呈现工具化、简单化、普及化的趋势。国外情报机构及间谍组织使用越来越多的技术手
段视图窃取我国核心军工信息。我军工行业信息系统存在的安全漏洞已成为碟报机构最为
津津乐道的技术手段，利用信息系统漏洞对我军工行业的秘密信息进行窃取，泄密、窃密
事件呈上升态势。
基于上述严峻形势，开展软件漏洞分析和研究。通过对安全漏洞特征的分析，研究
shellcode 代码自动生成技术，开发自动生成 shellcode 代码的工具，能够提供下载执行、正
向连接、反向连接、规避认证、提升权限、数据读写等功能的各种 shellcode 代码，构建平
台的 shellcode 代码库，提供有效的代码支持渗透测试研究。
2. Shellcode 基础
Shellcode 是能够完成攻击过程，执行特殊任务的二进制代码，是专为攻击构造的小而
精的代码片段，通常 直 接 操作寄存 器 、 调用 API 函数， 因 此 必须是 16 进 制 机器码。
Shellcode 代码作用目标是让程序的运行不同于设计者预期的方式，或者让目标程序按照攻
击者的意图执行特定的结果。根据不同的任务可能是发出一条系统调用或建立一个高权限
的 shell，最终目的是取得目标机器的控制权。
以典型的栈溢出为例，攻击者在发起攻击时，向目标系统发送的数据一般包括随机数
据、NOP 填充字段、 Shellcode 功能主体和新的函数返回地址，一般将后三部分称为
shellcode，其结构为：
[NOPNOPNOP……][功能字段][返回地址]
其中功能字段实现攻击者的意图，如下载执行攻击程序、开启 shell、添加帐户等，它一般
要调用系统提供的 API 函数。返回地址字段用来覆盖本函数原本的返回地址，是指向
shellcode 功能字段的指针，当函数返回时，进程将跳转到 shellcode 的功能字段继续执行。
对于已知的缓冲区溢出漏洞，这个返回地址的位置是固定的或者变化很小。
由于功能字段在进程空间中的位置难以精确地得到，因此在功能字段前增加了 NOP 填
充字段，包含一些空指令（如 0x90），当函数返回时，跳转到这些指令上仍然可以正确地
执行到 shellcode 的功能字段。
随着 shellcode 技术的发展，为了满足特定缓冲区溢出漏洞对攻击数据的要求和躲避基
于特征码匹配的检测，攻击者对 shellcode 的功能字段进行编码，已经出现了一些通用的编
码引擎，如 ADMmutate、Metasploit 等。编码引擎采用不同的密钥对功能字段进行简单加
密，然后在功能字段前增加解码字段，典型的经过编码的 shellcode 结构如下。溢出发生后，
解码字段首先运行，对编码后的功能字段进行解码，然后跳转到解码后的功能字段执行。
[NOPNOPNOP……][解码字段][编码的功能字段][返回地址]
3. 研究现状
由于 shellcode 直接操作寄存器、调用 API 函数等，并且一些细微的差别都可能是
shellcode 代码失效，因此目前对 shellcode 代码的使用基本停留在已有的经过大量测试的
shellcode 代码，建立 shellcode 代码库，在使用时直接调用即可。例如一款开源的安全漏洞
检测工具 metasploit，该工具集成了个平台上常见的溢出漏洞和流行的 shellcode，并且不断
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