深入挖掘红队实战中WinRM的使用技巧

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在红队的内网渗透活动中经常会出现WinRM的身影，众所周知通过WinRM能够在内网执行远程命令来进行横向移动。那么WinRM是如何实现命令执行这一功能的？除了远程执行命令，能否利用该协议达到更多隐蔽目的呢？

本文将从协议原理和实战技巧方面，探究WinRM的通信过程并挖掘一些新的利用方法，最后通过编写一个用于命令执行的BOF实例加深学习。

0x00 WSMan 与 WinRM

什么是WSMan？

以下定义来自 DMTF WS-MAN 和微软 WS-Management Protocol

WSMan全称 Web Services Management，也叫WS-Man、WS-Management，是一个基于SOAP的设施管理协议的开源标准，可用于与任何实现了该协议的计算机设备交换管理数据。注意WSMan是标准定义而不是具体实现。

先介绍几个核心的概念：

Schema and Message

WSMan使用消息进行管理数据交换，这些消息由XML进行表示，WSMan中定义了一系列的XML Schemas用于构建消息，查看示例：https://www.dmtf.org/dsp/DSP8015；

Resource

在每一个消息中会引用要处理的目标资源（Resource），资源由一个唯一的URI来对应（Resource URI），示例：http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1；

Action

此外WSMan还为消息定义了要对引用资源进行的动作（Action），比如WinRM支持 Get、Put、Create、Delete、Enumerate等，winrs.exe就是通过创建http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1/windows/shell/cmd这个资源的新实例来实现命令执行。

什么是WinRM？

WinRM全称Windows Remote Management是微软对WSMan标准的实现，提供了比较丰富的资源管理功能，从Windows XP开始集成于Windows操作系统中。

下面给出一个在执行winrm get winrm/config/client时WinRM客户端与服务端交互的消息，可以看到上面介绍的Resource以及Action。这个消息表示对资源http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1/config/client进行Get操作。

<s:Envelope xmlns:s="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope" xmlns:a="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/08/addressing" xmlns:w="http://schemas.dmtf.org/wbem/wsman/1/wsman.xsd" xmlns:p="http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1/wsman.xsd"> <s:Header> <a:To> http://127.0.0.1:47001/wsman </a:To> <w:ResourceURI s:mustUnderstand="true"> http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1/config/client </w:ResourceURI> <a:ReplyTo> <a:Address s:mustUnderstand="true"> http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/08/addressing/role/anonymous </a:Address> </a:ReplyTo> <a:Action s:mustUnderstand="true"> http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/09/transfer/Get </a:Action> ... </s:Header> ...``</s:Envelope>

WinRM服务返回200响应，附带如下SOAP响应消息：

<s:Envelope ...> <s:Header> <a:Action> http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/09/transfer/GetResponse </a:Action> <a:MessageID> uuid:D6A2FE78-BC98-4144-BF60-E425BC57BE58 </a:MessageID> <p:OperationID s:mustUnderstand="false"> uuid:1C91B382-5E0D-4F5D-A4AE-956B5E60F88D </p:OperationID> <p:SequenceId> 1 </p:SequenceId> <a:To> http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/08/addressing/role/anonymous </a:To> <a:RelatesTo> uuid:3B8307A8-01C9-4C10-86D9-08E051E943F8 </a:RelatesTo> </s:Header> ...``</s:Envelope>``

再来看winrm/config/client这个URI，通过winrm命令可以查询到它是一个别名。

PS> winrm help aliases``wmi = http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1/wmi``wmicimv2 = http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1/wmi/root/cimv2``cimv2 = http://schemas.dmtf.org/wbem/wscim/1/cim-schema/2``winrm = http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1``wsman = http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1``shell = http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1/windows/shell``

0x01 在Windows中使用WinRM

本小节存在大量命令行实例，如未特别指定则默认在Powershell环境下进行测试。

配置WinRM

从Windows Server 2012 R2开始，WinRM服务默认自动启动，并监听0.0.0.0:5985和127.0.0.1:47001，更老的版本需要使用命令行进行配置。

使用winrm命令的quickconfig子命令快速配置winrm服务：

winrm quickconfig -q -force``# -q[uiet] 安静模式，不提示确认操作``# -force 已经配置过不提示确认

quickconfig主要改动的地方：

配置winrm服务为自启动；
启用对远程管理服务的防火墙例外；
添加默认端口的监听器。
Powershell中也有对应的cmdlet能够进行快速配置：

Set-WSManQuickConfig -Force

某些情况下也可以手动修改WinRM服务与相关注册表以及防火墙来达到和快速配置相同的目的：

# winrm服务自启动``sc.exe config winrm start= auto``# 添加HTTP的监听器，默认监听5985端口``reg.exe add HKLM\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\WSMAN\Listener\*+HTTP /v Port /t reg_dword /d 5985 /f``# 添加监听的url前缀，默认是wsman``reg.exe add HKLM\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\WSMAN\Listener\*+HTTP /v uriprefix /t reg_sz /d wsman /f``# 启动服务``sc.exe start winrm``# 启用防火墙例外``netsh advfirewall firewall set rule group="Windows 远程管理" new enable=yes

客户端侧，需要配置允许连接任意远程WinRM服务，否则将无法访问任何外部WinRM服务，本文的末尾会介绍如何绕过这一限制；Powershell中实现了一个名为WSMan的驱动器，能够如同操作注册表那样访问WinRM的配置。

# 透过Powershell

连接远程Powershell会话

WinRM实现WSMan的规范并扩展增强了部分的管理能力，通过WinRM能够连接到交互式的Powershell，支持断开重连，相当于是Windows版本的ssh。在Powershell中使用WinRM：

# 创建会话``New-PSSession -ComputerName 10.1.1.1 -Port 5985 -Name NicheSess``# 从远端获取一个已有的会话``Get-PSSession -ComputerName 10.1.1.1 -Port 5985``# 进入会话，会话中exit退出后可通过此方式再次进入``Enter-PSSession (Get-PSSession -ComputerName 10.1.1.1)``Enter-PSSession -Name NicheSess``# 通过GUID获取缓存会话``Get-PSSession -InstanceId 'a7be4d04-d1d6-4ba7-b6b4-10b7bed6b5df'``# 通过名称获取缓存会话``Get-PSSession -Name NicheSess

执行命令

winrs.exe底层使用资源：http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1/windows/shell/cmd

winrs.exe -r:127.0.0.1:47001 -u:Administrator -p:wkpass@321 -nop

访问WMI

推荐在WinRM可用时使用WinRM替代WMI来规避WMI的流量特征，由于远程WMI使用RPC作为底层协议，从流量层面来看会更加敏感一些，而WinRM的http(s)流量通过可配置url前缀、端口号更能达到隐蔽效果。这里给出两种WinRM访问WMI的方法：

winrm命令中使用enum枚举WMI对象，并使用invoke子命令调用对象上的方法：

# 获取进程列表

Powershell使用-Filter参数枚举WMI对象：

# 查询 lsass.exe 进程

0x02 WinRM插件

https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/winrm/winrm-plugin-api

WinRM提供了插件机制，可加载native的dll作为插件来扩展WinRM的能力，用户注册自己的插件到WinRM以提供自定义资源。

WinRM把许多原生功能作为插件加载，比如前面用到的shell、powershell、wmi，通过reg query查询所有已注册插件：

PS> reg query HKLM\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\WSMAN\Plugin`` ``HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\WSMAN\Plugin\Event Forwarding Plugin``HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\WSMAN\Plugin\Microsoft.PowerShell``HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\WSMAN\Plugin\WMI Provider``...``PS> reg query HKLM\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\WSMAN\Plugin\Microsoft.PowerShell``ConfigXML REG_SZ <PlugInConfiguration...

插件运行在与WinRM服务独立的进程wsmprovhost.exe中，如果为插件开启了进程共享，那么多个插件将运行在同一进程。

查看插件配置：

PS> ls WSMan:\localhost\Plugin\microsoft.powershell\``WSManConfig:Microsoft.WSMan.Management\WSMan::localhost\Plugin\microsoft.powershell`` ``Type Name SourceOfValue Value``---- ---- ------------- -----``System.String xmlns http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1/config/Plug...``System.String Name microsoft.powershell``System.String Filename %windir%\system32\pwrshplugin.dll``System.String Enabled true``System.String Architecture 64``System.String UseSharedProcess false``System.String ProcessIdleTimeoutSec 0``System.String AutoRestart false

利用场景

在渗透活动中，如果已经获取了主机的管理权限，那么可以注册自己的插件来实现权限维持，还可以将原生的插件（比如pwrshplugin.dll）替换为红队的恶意DLL文件，当管理员或者自动化程序通过WinRM连接时，达到自启动的目的。

一个简单的插件

// 包含必要头文件``#define WSMAN_API_VERSION_1_0``#include <wsman.h>`` ``// 当客户端对资源调用Get操作时会调用服务端的WSManProvGet函数``extern "C" __declspec(dllexport) void WSManProvGet(WSMAN_PLUGIN_REQUEST * request)``{ WSMAN_DATA data; data.type = WSMAN_DATA_TYPE_TEXT; // 输出格式为XML，真的是很麻烦啊~ data.text.buffer = L"<test:Test xmlns:test=\"http://schemas.evilcorp.com/test/Test\">\n" "<Title>Test WinRMPlugin</Title>\n" "<Username>Jonathan</Username>\n" "<Message>Hello!</Message>\n" "</test:Test>"; data.text.bufferLength = 163; // 输出结果 WSManPluginObjectResult(request, 0, &data); // 完成当前Get操作 WSManPluginOperationComplete(request, 0, 0, nullptr);``}

编译为DLL放到C:\Program Files\winrmplug.dll，注意：编译需要链接WSMSVC.lib，否则会报错找不到符号。

注册插件

插件注册需要用到一个XML，这个XML中包含了WinRM服务需要的所有插件配置信息：

<PlugInConfiguration xmlns="http://schemas.microsoft.com/wbem/wsman/1/config/PluginConfiguration" Name="Test" Filename="C:\Program Files\winrmplug.dll" SDKVersion="1" XmlRenderingType="text" Architecture="64" UseSharedProcess="true" Enabled="true">  <InitializationParameters> </InitializationParameters>`` <Resources> <Resource ResourceUri="http://test.evilcorp.com/Test" SupportsOptions="true" ExactMatch="true">  <Security Uri="http://test.evilcorp.com/Test" ExactMatch="true" Sddl="O:NSG:BAD:P(A;;GA;;;BA)(A;;GA;;;IU)(A;;GA;;;RM)S:P(AU;FA;GA;;;WD)(AU;SA;GXGW;;;WD)"/>  <Capability Type="Get"/> </Resource> </Resources>``</PlugInConfiguration>

命令行注册命令为：

winrm create winrm/config/plugin?Name=Test -file:test.xml``# 注册完成后需要重启winrm服务来应用更改，这是一个很大的缺陷``sc.exe stop winrm``sc.exe start winrm

执行winrm get http://test.evilcorp.com/Test验证：

插件的限制

插件DLL只能放在%windir%\System32（32位在SysWOW64）和%ProgramFiles%或子目录；
新插件注册需要重启WinRM服务（但是修改已有插件会自动应用修改）；

解决：修改现有插件的注册表配置，将XML中的Filename修改到c:\Program Files，编写DLL动态转发原DLL相关功能，并实现自己的目的。
插件输入输出很麻烦，必须是XML格式，不利于工具开发；

解决：WsmSvc.dll提供了SHELL功能，能够直接收发二进制数据。
无法随WinRM服务自动启动，需有客户端访问才会加载插件DLL。

0x03 Remote PSSession 输入输出传递分析

前面说到了二进制输入输出的需求，如果直接使用WSManPluginObjectResult是无法直接输出二进制数据的，需要自己构造，并且Get等动作无法实现”长连接“效果。而这些问题在远程的PSSession中不存在，那么是否可以深入了解其实现原理，借鉴到自己的插件上呢？

WSMan.Automation

首先来看winrm的执行过程，执行winrm时最终执行的是winrm.vbs，通过查看该文件源码可得知最终是通过WSMan.Automation这一COM完成操作。

'Create an instance of the WSMAN.Automation Class``set wsmanObj = CreateObject("WSMAN.Automation")

使用OleView查看该COM所包含的TypeLib定义，其中比较关键的是IWSManEx以及IWSManSession，IWSManSession中看到比较熟悉的Action相关方法：

没有看到与数据交互有关的方法，同时winrm也并没有提供一个叫做shell的子命令。

程序集Microsoft.WSMan.Management中用到了{BCED617B-EC03-420b-8508-977DC7A686BD} COM，也就是WSMan.Automation的GUID：

WsmSvc.dll!WSManSendShellInput

再来看远程PSSession执行时的情况，在System.Management.Automation.Runspaces.Internal.ClientRemotePowerShell的构造函数中有这样一段：

继续跟进CreatePowerShellDataStructureHandler方法，调用了虚方法CreateClientCommandTransportManager：

WSManClientSessionTransportManager类实现了CreateClientCommandTransportManager方法：

WSManClientCommandTransportManager::SendData：

最后调用WsmSvc.dll!WSManSendShellInput完成输入数据的传递，在MSDN可查询该函数的文档，同时Windows SDK也包含该函数的定义在wsman.h头文件中：

0x04 实现远程连接命令执行的BOF

由于BOF存在的一些限制（比如无法长期保持内存），然而WinRM的API存在持续性回调用户代码的行为，故实现长会话的PSSession比较困难，这里采用执行一次连接一次的方式，只为给大家提供一个思路~

Github链接：https://github.com/219adlab/winrmsh

测试环境: CS4.5

0x05 总结

WinRM是一个成熟的、在Windows生态中应用广泛的管理协议，在渗透实战中可优先考虑使用WinRM进行横向和权限维持，通过本文对WinRM原理、实战的一些分析，希望能为攻击与防御带来更多的思路。

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