Windows权限控制相关的防御与攻击技术

0x00 前言

近年来终端安全检测与响应的产品发展迅速,我们不得不意识到,安全是在一个循环中发展的,从人们意识到安全开始,大部分了解到层面都是病毒、木马,然后接着是浏览器相关的Web安全领域,最后又开始回到终端。这个议题我们通过了解Windows操作系统下的访问控制技术,站在攻防的不同角度去进行对抗,提升自身的知识储备,个人觉得这些知识适用于许多使用Windows操作系统的用户。

0X01 安全描述符(Security Descriptors,SD)

在Windows中,每一个安全对象实体都拥有一个安全描述符,安全描述符包含了被保护对象相关联的安全信息的数据结构,它的作用主要是为了给操作系统提供判断来访对象的权限。

0:000> dt nt!_security_descriptor
ntdll!_SECURITY_DESCRIPTOR
   +0x000 Revision         : UChar  # 版本
   +0x001 Sbz1             : UChar  # 大小
   +0x002 Control          : Uint2B # 一组标志,用于限定安全描述符或安全描述符的各个字段的含义
   +0x008 Owner            : Ptr64 Void # 指定对象的所有者(SID)
   +0x010 Group            : Ptr64 Void # 指定对象的主组(SID)
   +0x018 Sacl             : Ptr64 _ACL # 系统访问控制列表
   +0x020 Dacl             : Ptr64 _ACL # 自主访问控制列表

Windows具体有哪些安全对象?

一般情况下,大部分用户接触更多的可能就是文件了,我们就以文件开始,文件对于我们去学习访问控制是最直观的。

一个文件的权限描述符主要表现为:

2021-01-31-21-43-05

上图中的安全选项卡主要是表述了sethc.exe这个文件能够被哪些用户访问,并且这些用户拥有sethc.exe的哪些权限,如:读取、读取和执行、写入、完全控制等。

2021-01-31-21-44-40

0x02 安全描述符的组成

DACL通过一系列ACE定义了所有被允许或者禁止的安全对象的访问者,SACL描述了系统应该审核的内容,系统会根据审核项产生对应的系统日志。

2021-01-31-21-45-22

权限选项卡代表了 DACL,审核选项卡代表了 SACL。

什么是SID(Security Identifier,SID)

2021-01-31-21-49-18

每个参与权限决策的角色都拥有一个SID,这个SID为了保证角色的唯一性。

S-[修订级别]-[权值]-[标识符]

SID分为两种:

内置SID有:

相对标识符(Relative Identifer, RID)

S-[修订级别]-[权值]-[标识符]-[相对标识符]

例如:

其中RID为500的用户代表管理员用户,账户个RID值是固定的,通常渗透中常说的RID劫持、克隆用户就是修改其他用户的RID值来实现让系统认为当前用户是管理员。

0x03 自主访问控制列表(Discretionary access control list,DACL)

2021-01-31-21-51-33

解读:每一个Windows进程都拥有一个线程,当程序想要访问某个安全对象时,系统会提取当前线程的访问令牌,然后将访问令牌的权限和被访问的安全对象DACL进行比较。

这张图很清晰的描述了一个线程访问系统安全对象的过程,也能够帮我们更清楚的理解令牌窃取、假冒的原理。

https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/secauthz/how-dacls-control-access-to-an-object

当一个线程访问安全对象时,操作系统会将访问令牌的属性与被访问对象安全描述符中的DACL进行检查,检查的条目就是访问控制条目(Access control entries,ACE),最先检查的ACE优先级越高。

0x04 系统访问控制列表(System access control list,SACL)

2021-01-31-22-00-15

系统访问控制列表主要是配置审核对象的ACE,当这些ACE被允许或拒绝的时候,系统将自动产生“安全”日志。

图中设置了Service.log的SACL,当它的DACL被改变成功后,操作系统会自动帮助我们产生一条安全日志,我们可以提取其中的关键信息,如:

2021-01-31-22-03-10

0x05 修改访问控制列表(Access control list,ACL)

在Windows中,修改内核对象的方法只有调用API,因此,可以将安全描述符也理解为一个内核对象的属性。

以下是修改ACL的简要过程:

  1. 使用 GetSecurityInfo 或者 GetNamedSecurityInfo 函数从对象的安全描述符中获取DACL。
  2. 对于每个新的ACE,请调用BuildExplicitAccessWithName函数以使用描述ACE的信息填充EXPLICIT_ACCESS结构。
  3. 调用SetEntriesInAcl,为新ACE指定现有的ACL和EXPLICIT_ACCESS结构的数组。SetEntriesInAcl函数分配和初始化的ACL和的ACE。
  4. 调用SetSecurityInfoSetNamedSecurityInfo函数,将新的ACL附加到对象的安全描述符。

下方的链接提供了一个简单的例子:

https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/secauthz/creating-or-modifying-an-acl

NULL DACL和空DACL

如果属于对象的安全描述符的自由访问控制列表(Discretionary access control list,DACL)设置为NULL,则会创建一个NULL DACL。NULL DACL授予对请求它的任何用户的完全访问权限,不对该对象执行正常的安全检查。

NULL的DACL与空的DACL是有区别的,空DACL是正确分配和初始化的DACL,其中不包含访问控制项(Access control entries,ACE),任何对象都不允许访问。

我发现两个有趣的事情:

  1. 如果我将lsass.exe进程的DACL设置为NULL,我发现在系统重启后,再也启动不起来了,一直循环蓝屏。
  2. 如果我将lsass.exe进程的DACL设置为空,我发现即便是以Guest用户登录,也不能轻易的转储lsass.exe的内存。应该是有某些保护机制。

0x06 土豆(Potato)提权的本质与进程访问控制

土豆系列的提权原理主要是诱导高权限访问低权限的系统对象,导致低权限的对象可以模拟高权限对象的访问令牌(Access Token),进而可以用访问令牌创建进程,达到代码执行。

《Windows特权提升漏洞-符号》 提到过:访问控制模型有两个主要的组成部分,访问令牌(Access Token)和安全描述符(Security Descriptor),它们分别是访问者和被访问者拥有的东西。通过访问令牌和安全描述符的内容,Windows可以确定持有令牌的访问者能否访问持有安全描述符的对象。

https://docs.microsoft.com/zh-cn/security-updates/securitybulletins/2016/ms16-075

这些漏洞要么是利用巧妙的手法获取令牌、要么是用高权限移动文件,因此用户层的提权漏洞大多都需要系统“主动”起来。

0x07 访问令牌模拟(Access Token Impersonation)

Windows 的令牌类型:

  1. 主令牌(Primary Token)
  2. 模拟令牌(Impersonation Token)

渗透中常说的令牌假冒、令牌窃取都是利用Windows的令牌模拟功能获取其他用户的令牌来创建进程。

这两类访问令牌只有在系统重启后才会清除,而授权令牌在用户注销后该令牌会变为模拟令牌,依旧有效。

因此在域渗透的过程中,我们常常发现域管理员登录了某些不安全的机器,会针对这些机器进行定向的攻击,获取机器权限后,寻找域管理员创建的进程,窃取访问令牌进而获取整个域的权限。

正常情况下什么时候需要用到令牌模拟?

例如,服务器应用程序为客户端提供某些服务,服务器需要以客户端的权限访问其他资源,这个时候就需要利用令牌模拟的功能。

进程令牌模拟的流程:

  1. 调用OpenProcess获取进程句柄
  2. 调用OpenProcessToken,传入进程句柄获取访问令牌句柄
  3. 调用DuplicateTokenEx,设置访问令牌模拟级别并复制一个令牌句柄
  4. 调用CreateProcessWithToken,传入模拟令牌,创建一个新的进程达到代码执行的目的

注意,要达到令牌窃取创建进程的效果需要有一些前提:

Windows将每一个权限都以二进制位标示,但在C语言头文件中是以16禁止标示的。

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两个权限的组合就是两个二进制数的与运算结果,由此可以看出Windows进程权限最大可以表示0xFFFF个,也就是2个字节,当然一般情况下用不到那么多。同时,我们也可以推断,任何可以设置权限的安全对象,想要设置全部权限ALL_ACCESS,可以全部用0xFFFFFFFF填充。

0x08 进程注入(Process Inject)

进程注入是为了解决A进程想要在B进程的安全上下文中执行代码的技术手段。要完成一个进程注入需要A进程的访问令牌拥有B进程的权限。

进程注入的流程:

  1. 调用OpenProcess获取进程句柄
  2. 调用WriteProcessMemory,传入进程句柄,向进程的虚拟内存空间写入Shellcode
  3. 调用CreateRemoteThread,传入进程句柄,创建远程线程

场景:某些终端安全软件禁止用户转储lsass.exe进程内存,但我们可以先进程注入到lsass.exe,然后再转储内存。

2021-01-31-22-16-26

小技巧:有些软件在失败后返回一些数字,其实是Windows错误代码,我们可以通过net helpmsg命令来查看详情。

net helpmsg <错误代码>

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0x09 文件的权限修改

在Windows系统中,除了用户交互的窗口以外,还可以通过icacls命令修改文件的权限。

icacls c:\windows\* /save AclFile /T
  - 将 c:\windows 及其子目录下所有文件的ACL 保存到 AclFile。

  icacls c:\windows\ /restore AclFile
  - 将还原 c:\windows 及其子目录下存在的 AclFile 内所有文件的 ACL。

  icacls file /grant Administrator:(D,WDAC)
  - 将授予用户对文件删除和写入 DAC 的管理员权限。

  icacls file /grant *S-1-1-0:(D,WDAC)
  - 将授予由 sid S-1-1-0 定义的用户对文件删除和写入 DAC 的权限。

还可以查看文件的权限,例如常见的Shift后门:

2021-01-31-22-17-42

现如今普通用户,包括管理员、系统账户都不能随意更改这个文件了,能够看出Windows对这块有做加强。

创建匿名共享

在内网渗透中,经常会需要一个机器的共享作为中转,因此可以使用net share命令快速开启一个任意用户可读可写的共享。

net share everyone=C:\Windows /grant:everyone,full

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0x10 创造提权漏洞——服务后门

前面提到可以通过API修改内核对象的ACL,那么是否可以通过代码帮助我们完成一些窗口无法做到的操作,例如:任意用户可以读写的内核对象。

我尝试过以下几种方案用作后门:

  1. 注册表 成功
  2. 任务计划 失败
  3. 服务 成功
  4. 进程 失败

服务是最容易被利用的,通常情况下,Guest用户是无法启动、创建服务的,通过修改某个服务的ACL,让Guest轻松创建以SYSTEM权限运行的进程。

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由于Windows没有提供修改服务的窗口操作接口,所以按常规情况来看,上机查看的管理员不容易发现这类后门。

https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/services/modifying-the-dacl-for-a-service

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Powershell更改服务权限

https://docs.microsoft.com/en-us/powershell/module/microsoft.powershell.management/set-service?view=powershell-7.1

使用Powershell修改服务的权限可以使用Set-Service:

$SDDL = "D:(A;;CCLCSWRPWPDTLOCRRC;;;SY)(A;;CCDCLCSWRPWPDTLOCRSDRCWDWO;;;BA)(A;;CCLCSWLOCRRC;;;SU)"
Set-Service -Name "BITS" -SecurityDescriptorSddl $SDDL

CMD修改服务权限

想象一个场景,如果随时都拥有一个服务器的权限,但是不能长时间登录某个特权账户,那么可以留置一个任意用户可以修改的系统服务,方便随时提权。

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sc setsd <Service Name> <SDDL String>
sc sdset defragsvc "D:(A;;CCLCSWRPWPDTLOCRRC;;;SY)(A;;CCDCLCSWRPWPDTLOCRSDRCWDWO;;;BA)"

0x11 Windows域下的DCSync攻击及后门实现

DCSync是域控之间同步域数据的一个传递方式,一旦攻击者获取了具有域复制权限的特权帐户,攻击者就可以利用复制协议来模仿域控制器,诱使域控制器将域用户相关的数据发送出来。

2021-01-31-22-28-23

其中最核心的一步就是调用 GetNCChanges 复制用户凭据。

这篇文章中展示了更加详细的原理:《Mimikatz DCSync Usage, Exploitation, and Detection》

哪些用户拥有域复制权限?

使用DcSync技术攻击的前提是获取域管理员权限。

什么是域复制权限 — 域扩展权限

Windows活动目录除了支持常规权限以外,还拥有自身对扩展权限,这些扩展权限与常规权限等效,主要是为了限定某些特殊的行为而制定的。

常规权限:

扩展权限(Extended Rights)

  1. Allowed-To-Authenticate
  2. Apply-Group-Policy
  3. Certificate-Enrollment
  4. Change-Domain-Master
  5. Change-Infrastructure-Master
  6. DS-Replication-Get-Changes
  7. DS-Replication-Get-Changes-All

DS-Replication-Get-Changes

从指定NC复制更改所需的扩展权限。

2021-01-31-22-29-40

为了方便未来扩展新的特性,每一个扩展权限都具有一个GUID值,如果要对域对象赋予这个权限,可以传入这个GUID值。GUID等效于权限常量。

DS-Replication-Get-Changes扩展权限支持的系统版本:

DcSync后门实现

通过调用活动目录自身独有的COM组件接口,可以获取域对象的安全描述符,修改方式与本地修改ACL没有太多差别。

Powerview实现了Powershell版本的DCSync后门植入:

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Add-DomainObjectAcl -TargetIdentity "DC=Domain,DC=com" -PrincipalIdentity <UserName> -Rights DCSync -Verbose

我这里实现了一个C++版本的:https://github.com/Rvn0xsy/PDacl

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在Cobalt Strike中以普通用户权限转储NTLM验证成功:

2021-01-31-22-34-59

C++实现过程:

由于涉及到COM组件对象,所以过程比较繁琐。

DCSync权限检测

https://github.com/cyberark/ACLight 能够列出所有用户的ACL,可以根据结果进行匹配DS-Replication-Get-Changes权限。

参考