CFG防護機制的簡要分析 - 先知社區 (aliyun.com)

Exploring Control Flow Guard in Windows 10 (trendmicro.com)

本文主要來自上面兩篇文章，自己做一個記錄罷了。

CFG 通過在間接跳轉(Indirect Call)前插入校驗代碼（比如 call dword ptr ss:[ebp-8] 等等 ），檢查目標地址的有效性，進而可以阻止執行流跳轉到預期之外的地點， 最終及時并有效的進行異常處理，避免引發相關的安全問題。

CFG 的實現需要聯合編譯器、操作系統用戶層庫和內核模塊，它是一個匯編層面的保護。

首先，一個正常的函數地址（x86）的前24位會被取出，作為一個偏移值(OFFSET)。CFGBitMapBase + OFFSET*4 地址中存儲著一個計算值（每4字節作為） ，_guard_check_icall_fptr 函數會對傳入的參數進行計算，然后與存儲著的計算值進行比較：

① 最后一字節的最后4位全為0，則取最后一字節的前5位作為一個偏移值，若對應的存儲值（從0開始數）的對應位是1，則函數地址有效。 ② (windows 10 pro 2018年)最后一字節的最后4位不全為0，則取最后一字節的前5位作為一個偏移值。若對應的存儲值（從0開始數）的對應位是1，則函數地址有效并返回； Win 10 1909(OS內部版本18363.1198) 中，最后一字節的最后4位不全為0，則取最后一字節的前5位并將這5位的最后一位置0，再作為一個偏移值。若對應的存儲值（從0開始數）的對應位是1，則執行下一步 ③ 若前兩個都不滿足，或第二個滿足，則將前5位的最后一位置1，作為一個偏移值。若對應的存儲值（從0開始數）的對應的位是1，則函數地址有效。否則判定無效，并進行異常處理。

借助上面提到的文章，自己添加了一些函數進去，對編譯的程序進行調試：

因為是用 C++ 寫的，使用的是 __cdecl (C 規范的) 調用約定，參數從右到左入棧，由調用者負責清除棧。

可以看到 _guard_check_icall_fptr 程序實際調用了 ValidateUserCallTarget 函數

系統：Windows 10 1909   編譯器：VS 2019 win32 release版

mov edx,dword ptr ds:[77D112F8]   // 獲得 CFGBitMapBase 地址
mov eax,ecx　　　　　　　　　　　　　 // ecx = 要調用的函數地址
shr eax,8　　　　　　　　　　　　　　 // 取函數地址的前24位作為 OFFSET
mov edx,dword ptr ds:[edx+eax*4] // 到 CFGBitMapBase+OFFSET*4 取值
mov eax,ecx　　　　　　　　　　　　　 
shr eax,3　　　　　　　　　　　　　　 // eax 右移三位
test cl,F　　　　　　　　　　　　　　 // 函數地址的最后4位是否全為0
jne ntdll.77C79DBE　　　　　　　　　// 不全為0則跳轉到后面執行
bt edx,eax　　　　　　　　　　　　　　// Bit Test 指令，第一個操作數(edx)是寄存器且
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// eax > 32時，將會對 eax = eax mod 32 （AX 時模數是16）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// 然后再取 edx 相對應的位的值放入 CF 中
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// 因為右移了3位，最后一字節前5位能表示的最大值是31，
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// 因此其實取余后的值也還是由最后一字節的前5位表示

jae ntdll.77C79DC7　　　　　　　　　// 若edx對應的位是0，則跳轉，否則正常返回
ret 

77C79DBE：
btr eax,0　　　　　　　　　　　　　　 // 取 eax 最后一位，放入 CF 并將 eax 最后一位置 0
bt edx,eax　　　　　　　　　　　　　　// 取 edx 對應的位放入 CF，與前面原理相同
jae ntdll.77C79DD0　　　　　　　　　// 若 CF == 0，則進入異常處理

77C79DC7：
or eax,1　　　　　　　　　　　　　　　// 將 eax 最后一位置 1
bt edx,eax　　　　　　　　　　　　　　// 取對應位
jae ntdll.77C79DD0
ret 

77C79DD0：　　　　　　　　　　　　　　// 異常處理
push ecx
lea esp,dword ptr ss:[esp-80]
movups xmmword ptr ss:[esp],xmm0
movups xmmword ptr ss:[esp+10],xmm1
movups xmmword ptr ss:[esp+20],xmm2
movups xmmword ptr ss:[esp+30],xmm3
movups xmmword ptr ss:[esp+40],xmm4
movups xmmword ptr ss:[esp+50],xmm5
movups xmmword ptr ss:[esp+60],xmm6
movups xmmword ptr ss:[esp+70],xmm7
call <ntdll.@RtlpHandleInvalidUserCallTarget@4>
movups xmm0,xmmword ptr ss:[esp]
movups xmm1,xmmword ptr ss:[esp+10]
movups xmm2,xmmword ptr ss:[esp+20]
movups xmm3,xmmword ptr ss:[esp+30]
movups xmm4,xmmword ptr ss:[esp+40]
movups xmm5,xmmword ptr ss:[esp+50]
movups xmm6,xmmword ptr ss:[esp+60]
movups xmm7,xmmword ptr ss:[esp+70]
lea esp,dword ptr ss:[esp+80]
pop ecx
ret 

同時，若在編譯過程中不開啟 ASLR ，則自己編寫的函數的 CFGBitMap 值會是 FFFFFFFF，而系統函數的值則不會是

使用不同的運行庫也會導致某些函數的 CFGBitMap 值為 FFFFFFFF，猜測如下：如果代碼寫死在程序中，不需要調用外部 DLL 庫中的文件，則值為 FFFFFFFF，如果需要調用外部 DLL 庫中的文件，則值不為全 F。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的CFG——ControlFlowGuard 控制流保护的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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