引子：Windows 操作系统的发展历程也符合既有的规律，即初期攻强守弱，中期攻守焦灼，后期防守方占优。

英文链接：https://blogs.technet.microsoft.com/iftekhar/2017/08/28/threat-mitigation-in-windows-10/

过去，微软操作系统版本的发布间隔周期很长，在这段窗口期内，相应平台上的许多漏洞利用技术都得到了长足发展，但系统却没有提供任何的防护措施。

比如，一些现有的漏洞利用技术多年前还是不存在的。

多年前就存在的利用技术：

• 堆栈溢出
• 返回地址覆盖
• Shellcode

后面发展的利用技术：

• ARW（Arbitrary Read/Write）
• 沙盒绕过
• 堆喷
• 内存破坏
• CFG 绕过
• ASLR 绕过
• DEP 绕过
• ROP Shellcode

鉴于此类威胁正不断增多，如果非要等上几年才能给出漏洞利用解决方案的话，那么这种情况就太不理想了，会使得用户和企业的系统处于风险之中。随着 Win10 的推出，系统每隔 6 个月就会发布新的功能和特性，从而压缩了漏洞利用的窗口期。

下面的内容将详细介绍 Win10 中启用的那些安全缓解措施。

简单来说，Win10 中的防护功能实际上就是一堆特性，它们有助于缓解漏洞利用技术，并且使得漏洞的利用变得更加困难。

1. User Mode Font Driver (UMFD)

Win10 在初始版本中就引入了 User Mode Font Driver 方案，主要用于实现隔离保护。原先字体的处理是在内核模式下完成的，相关的内存 bug 可以通过精心构造的字体文件来远程触发。而字体处理部分的代码都非常老了，而且还是由多位开发者编写的。启用 UMFD 保护后，字体会被放到用户模式下的 App Container 中进行处理，这实际上使得字体漏洞的利用不再有效，像利用字体漏洞来提权或者沙箱逃逸这些操作都变得不可能了。当然，还可以通过 ProcessFontDisablePolicy 函数禁止程序处理不被信任的字体。

2. Win32k Syscall Filtering

Win32k 子系统是攻击者用于实现沙箱逃逸的首选目标组件。由于功能方面的关系，这个组件还是非常庞大的，图形显示功能大都是基于 Win32k 模块实现的，因此漏洞利用的攻击面自然也就多了，其中大约有 1200 个导出的 API。借助过滤方案，Edge 浏览器会维护所需的 Win32k API 列表，并且仅会允许页面处理过程中的调用，从而减小了攻击面。这些被过滤掉的 Win32k API 很可能会导致内存方面的错误。

3. Less Privileged App Container (LPAC)

在 App Container 中可访问的资源是受 ALL APPLICATION PACKAGES SID 保护的，其在默认情况下对所有的文件都具有读权限。而 LPAC 在此基础上进行了更严格的限制，默认是拒绝所有的访问，只有那些被 LPAC 认为是安全的对象才能进行访问。

4. Structured Exception Handling Overwrite Protection (SEHOP)

此特性旨在阻止借助 SEH（Structured Exception Handler）覆盖技术实现漏洞利用的 Exp。由于这种保护机制是在程序运行时提供的，因而不论编译时是否添加了此保护选项，系统都会为程序提供该保护。

5. Address Space Layout Randomization (ASLR)

通过 ASLR 保护，系统会对进程中加载的 DLL 模块起始地址进行随机化处理。一些特定 DLL 模块会被加载到可预测的地址空间上，该防护措施能够有效避免恶意程序对此进行的利用。

6. Heap protections

Win10 包含了堆利用方面的防护，比如用于内部堆数据结构的 Heap metadata hardening 保护，还有 Heap allocation randomization 保护，即在堆分配时会对分配的起始地址和大小进行随机化处理，使得攻击者无法预测需要覆盖的堆内存地址。此外，在内存页面的前后会有 Tripwire，也就是 Heap guard pages 保护，如果攻击者试图向堆块之外的地址进行写入（如缓冲区溢出技术），那么就必须覆盖作为 Tripwire 的内存页，而对这些页面的修改会触发内存错误，系统会立即终止相关的程序。

7. Kernel pool protections

Win10 也为内核中用到的 pool 提供了防护，例如，内核模式下的 DEP 和 ASLR 保护、避免 pool 被滥用的 safe unlinking 机制等。

8. Control Flow Guard

CFG（Control Flow Guard）保护不需要我们对操作系统进行额外的配置，Microsoft Edge、IE11 和 Win10 中的其它功能都包含此特性。另外，在程序编译时会有相关的可选项，该特性可被应用于 C/C++ 编写的程序，或使用 Visual Studio 编译的程序。CFG 保护的作用是检测攻击者对程序执行流程的更改，如果出现这种情况，CFG 机制会终止程序的运行。

9. Protected Processes

借助 Protected Processes 特性，Win10 可阻止非信任进程与已验证进程间的交互。Protected Processes 机制为进程定义了不同的信任级别，不同信任级别间的进程禁止交互，从而避免信任级别高的进程被信任级别低的进程所攻击。该特性在 Win10 系统中被广泛使用，并且首次实现了将反恶意程序的解决方案应用到保护的进程中。

10. Universal Windows apps protections

当用户从 Windows 应用商店下载程序时，他们不太可能会碰到恶意软件，商店中的所有应用程序在提供下载前都经过了仔细的筛选，以确保其符合安全要求。

11. No Child Proc

攻击者可通过在沙盒中创建子进程来绕过各种防护措施，此特性能阻止这类攻击。

最后，我们给出 Win10 系统在各阶段特性更新中引入的保护措施示意图：

这些防护方案的主要目标是：

• 减小 Windows 系统的攻击面
• 消除现有的漏洞利用技术
• 通过隔离机制弱化漏洞的影响
• 增加漏洞利用开发的难度和代价