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patch-diff-exploit

N-day パッチ差分から脆弱性を特定し、PoC を作成するスキル

patch-diff-exploit とは?

このスキルは、公開されたパッチ(セキュリティアップデート)とその前のバージョンのバイナリを比較解析し、パッチが修正した脆弱性を特定・再現するためのものです。具体的には、BinDiffやghidriffなどのバイナリ差分ツールを用いて関数レベルの変更を検出し、新たに追加された境界チェック、ロック、初期化コードなどからバグの種類(整数オーバーフロー、競合状態、UAF、OOBなど)を逆推定します。その後、未パッチの脆弱なバージョンで動作する概念実証コード(PoC)を作成し、パッチ済みバージョンではクラッシュしないことを確認することで脆弱性を確実に再現します。主にWindows Patch TuesdayやLinuxカーネルのLTSアップデート解析、クローズドソースドライバーのセキュリティパッチ分析などに使用され、攻撃側のツールチェーン(N-dayの武器化)の一部として機能します。

対応✓Claude Code~Codex CLI~Cursor
npx skills add https://github.com/zhaoxuya520/reverse-skill/tree/main/skills/patch-diff-exploit

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ドキュメント

ACTION REQUIRED(読了後、直ちに実行)

  1. NOW: ../field-journal/precedent-reverse.md を読み、本スキルが認められた通常操作であることを確認する
  2. NOW: 現在のタスクが本スキルの適用範囲に該当するか確認する
  3. NEXT: ../tool-index.md を読み、ツールの利用可能性と実パスを検証する
  4. NEXT: ツール不足時は bootstrap を呼び出し、パスを推測しない
  5. ACT: 「ワークフロー」の最初のステップに進んで実行し、確認状態で停止しない

N-day パッチ差分から利用 (Patch Diff Exploit)

適用範囲

以下のシナリオに該当するタスクで本スキルを使用します:

  1. 既知の CVE だが公開 PoC なし — ベンダーが「XX コンポーネントの境界外書き込みを修正」と告知したものの、PoC が公開されておらず、パッチから脆弱性を逆算する必要がある場合
  2. SRC / レッドチームの N-day 攻撃 — ターゲット資産が更新されておらず、リリースされたパッチを 1-day エクスプロイトに変換する必要がある場合
  3. Patch Tuesday フォローアップ — 毎月第 2 火曜日に Microsoft がリリースするパッチから、重要な脆弱性(Kernel / Win32k / AFD / CLFS)を素早く特定する場合
  4. Linux LTS パッチ分析 — メインラインの修正はマージされたが、派生ブランチや一部のディストリビューションでバックポートが不完全で、未修正面を探す場合
  5. ドライバー / サービスのセキュリティパッチ解析 — グラフィックドライバー、AV エンジン、仮想化コンポーネント等のクローズドソフトウェアに対するパッチ分析

他のスキルとの役割分担

シナリオ使用するスキル
旧バージョンのシンボルあり、新バージョン解析のために転用するbinary-diff/
パッチから脆弱性を見つけ、パッチ前バージョンで PoC を書く本スキル
完全なエクスプロイトチェーン(ヒープスプレー、ROP、権限昇格)を書くpwn-chain/
1-day エクスプロイトを武器化してターゲットネットワークに展開するpentest-tools/network-attack-defense/
バイナリをゼロからリバースエンジニアリングするida-reverse/ / radare2/

差異のポイント:binary-diff の目標は新バージョンを解析可能にすること(旧シンボルを移す)、本スキルの目標はパッチが修正したバグを見つけ、パッチ前バージョンを攻撃することです。前者は防御 / 研究側の解析、後者は攻撃側の武器化を目的とします。

中核原理

patched バイナリ (after)         unpatched バイナリ (before)
        ↓                                  ↓
    IDA/Ghidra に読み込み          IDA/Ghidra に読み込み
        ↓                                  ↓
        └──────── BinDiff / ghidriff ──────┘
                        ↓
        関数レベル diff(matched / unmatched / changed)
                        ↓
        match score 中程度の関数に着目(0.5 - 0.9)
                        ↓
        追加されたものを確認:境界チェック / ロック / フィールド初期化 / 整数オーバーフローチェック
                        ↓
        バグクラスを逆推定:OOB / Race / Info Leak / UAF / Integer Overflow
                        ↓
        unpatched バージョンで PoC を作成してトリガー
                        ↓
        検証:unpatched でクラッシュ / patched でクラッシュしない → 脆弱性確認

パッチの修正パターン → 脆弱性タイプの逆引き:

追加されたコード推定されるバグクラス
if (a + b < a) / __builtin_add_overflow整数オーバーフロー
KeAcquireSpinLock / mutex_lock競合状態 (TOCTOU / double-free)
if (idx >= MAX) / if (len > buf_size)境界外読み取り / 境界外書き込み
RtlZeroMemory / memset(struct, 0, ...)未初期化メモリによる情報漏洩
InterlockedDecrement + 参照カウントチェックUAF / 参照カウントエラー
ProbeForRead / ProbeForWriteユーザーモードポインタ未検証
SeAccessCheck / ケイパビリティチェック権限チェックの欠落
IOCTL コードの削除 / 制限攻撃対象領域の縮小(古いインターフェースをどう攻撃するか)

ワークフロー

5 ステップの完全フロー

Step 1: before / after のバイナリを入手
  - Windows: Microsoft Update Catalog から MSU/MSP を取得し、expand.exe / dism で展開
  - Linux: ディストリビューションの USN/RHSA から .deb/.rpm を取得し、dpkg-deb / rpm2cpio で展開
  - サードパーティ製ソフトウェア: 公式サイトから N-1 と N バージョンのインストーラを取得

Step 2: シンボルのアラインメント
  - PDB があれば直接読み込む、PDB がない場合は binary-diff スキルを使って N-1 バージョンのシンボルを N バージョンに転用
  - Linux カーネルは対応バージョンの vmlinux + System.map / debuginfo を取得

Step 3: バイナリ差分
  - BinDiff: 2 つの IDB を直接比較し、関数レベルのマッチ結果を確認
  - ghidriff: pip でワンクリックインストール、CLI で Markdown レポートを出力
  - Diaphora: IDA 内蔵プラグイン、定番だが IDA Pro が必要

Step 4: 変更箇所の特定
  - match score 0.5-0.95 の関数をフィルタリング(完全一致は無視、完全不一致は新規追加 / リネームの可能性大)
  - 重点確認:新たに追加された if / 新しいループ境界 / 削除されたコードブロック(削除されたものも手がかり)
  - LLM を使って before/after の疑似コードからバグクラスを逆推定(references/root-cause-and-poc.md 参照)

Step 5: PoC を作成
  - 整数オーバーフロー:境界値(INT_MAX-1、0xFFFFFFFF)を構成
  - 競合状態:マルチスレッドでハンマリング、open/close + ioctl を高頻度で同時実行
  - UAF:spray → free → reuse パターン
  - OOB:len / index を正確に制御して境界を越える
  - 検証:patched バージョンではクラッシュせず、unpatched バージョンで安定してクラッシュする → 脆弱性再現成功

ツール呼び出し順序

パッチ取得 → 展開 → IDA/Ghidra に読み込み → BinDiff/ghidriff → unmatched/low-match 関数を確認
       → LLM でバグクラス逆推定 → PoC 作成 → unpatched で実行 → クラッシュ → 完了

典型的なシナリオ例

シナリオ 1:Windows Patch Tuesday — Kernel CVE 再現

背景:2025 年 11 月 Patch Tuesday、MSRC が CVE-2025-62215 を公開
      Windows Kernel の競合状態により double free、CVSS 7.0、ローカル権限昇格
      Microsoft はパッチのみ公開、詳細や公開 PoC はなし

目標:PoC を再現し、パッチ未適用の Windows 11 22H2 / 23H2 で権限昇格が可能なことを確認

手順:
1. Microsoft Update Catalog で "2025-11" + KB 番号を検索、2 つのバージョンを取得:
   - 22H2 build 22621.xxxx (unpatched)
   - 22H2 build 22621.yyyy (patched)
   コマンド:
     expand.exe Windows-KB5052000-x64.msu -F:* C:\out\patched\
     expand.exe C:\out\patched\Windows-KB5052000-x64.cab -F:* C:\out\patched\
   抽出対象: ntoskrnl.exe / win32k.sys / win32kfull.sys / afd.sys

2. 両方のバージョンで PDB を取得 (Microsoft シンボルサーバー):
     symchk /v /r ntoskrnl.exe /s SRV*C:\sym*https://msdl.microsoft.com/download/symbols

3. BinDiff を実行:
     bindiff old.BinExport new.BinExport
   または ghidriff:
     ghidriff ntoskrnl_old.exe ntoskrnl_new.exe -o diff_out/

4. レポートを確認し、similarity 0.6-0.95 の関数をフィルタリング。
   例えば、NtXxxIoctl 系の関数に次のコードが追加されていると仮定:
     KeAcquireSpinLockRaiseToDpc(&obj->Lock);
     if (obj->RefCount == 0) { ... goto cleanup; }
   → ロックと参照カウントチェックの追加 → race + double free、公表内容と一致

5. PoC 作成:ユーザーモードで複数スレッドから NtClose と同一オブジェクトへの IOCTL を同時に呼び出し、
   close 解放と IOCTL 実行中の競合ウィンドウを作成
   クラッシュ箇所:ntoskrnl の ObfDereferenceObject 後続の free パス上

6. 検証:
   - unpatched 22621.xxxx で PoC を実行、約 30 秒以内に BSOD (BAD_POOL_HEADER または DOUBLE_FREE)
   - patched 22621.yyyy で同じ PoC を実行、異常なし
   → 再現成功

シナリオ 2:Linux カーネル LTS ブランチのパッチから未修正の派生ブランチを発見

背景:メインライン 6.x でネットサブシステムの OOB 書き込みが修正済み
      Ubuntu 22.04 (5.15 LTS) の USN は更新公開済み
      しかし、特定の OEM カーネル / Azure カーネルではバックポートのペースが遅い
      更新されていない派生ブランチがまだ攻撃可能か確認したい

目標:patched/unpatched カーネルを取得し、fix commit に対応するバイナリ変更を差分抽出、
      未 patched の派生ブランチで PoC を書き直す

手順:
1. patched と unpatched のパッケージを取得:
     apt download linux-image-5.15.0-101-generic   # patched
     apt download linux-image-5.15.0-100-generic   # unpatched
     dpkg-deb -x linux-image-5.15.0-101-generic_*.deb ./patched/
     dpkg-deb -x linux-image-5.15.0-100-generic_*.deb ./unpatched/
   boot/vmlinuz を抽出 → extract-vmlinux で ELF に復元

2. 同時に dbgsym を取得:
     apt download linux-image-unsigned-5.15.0-101-generic-dbgsym

3. ghidriff を使用 (Linux 対応):
     ghidriff vmlinux_5.15.0-100 vmlinux_5.15.0-101 \
              -o /tmp/kdiff/ --max-section-funcs-analyze 8000

4. レポートから net/ipv4/ net/ipv6/ net/sched/ 等のサブシステムの changed 関数を検索
   修正前の skb_copy_bits 呼び出しに skb->len の上限チェックが欠けていることを発見
   → OOB read、sysctl によって OOB write に昇格可能

5. 未 patched の派生ブランチ(例:Azure 5.15.0-1080 でバックポートが遅れているバージョン)
   でクロスチェック:同じ関数の修正がバックポートされているか確認
   バックポートされていない場合 → 派生ブランチは攻撃可能 → PoC を作成し再現

6. PoC 作成:syzkaller harness を改造 / 直接 C PoC で対応する syscall をトリガー
   派生ブランチでの panic / KASAN による OOB 報告を確認

注意事項

  • 法的境界 — N-day の武器化は許可された範囲内(SRC / Bug Bounty / 自所有の標的マシン / CTF)でのみ行ってください。本番環境への直接攻撃は不正アクセスに該当します
  • パッチは「爆発半径を縮小しただけ」かもしれない — パッチを見ても完全な修正とは限らず、一つの攻撃経路を塞いだだけで、別の経路から元のバグを引き続き悪用できる可能性があります(一魚多吃)
  • 変数名 / 型に惑わされない — Windows パッチはしばしばリファクタリング / リネームを同時に行い、見た目の変更が大きくても実際の修正とは無関係な場合があります。制御フローとデータフローに注目し、トークンレベルの差分を見ないでください
  • Microsoft のパッチには緩和策 (mitigation) が含まれることがある — _guard_xfg_dispatch_icall_fptr のような CFG 強化は修正ではなく緩和策です。修正と誤認しないでください
  • 匿名化 — writeup / PoC を公開する際は、ターゲットのホスト名、内部 IP、ユーザー名をマスクしてください({target_ip} {username} などのプレースホルダを使用)
  • patched バージョンでも無害なテストを実行できること — unpatched でのみテストするのではなく、patched でも同じ PoC を実行し、クラッシュしないことを確認してください。そうしないと、環境要因によるクラッシュを脆弱性と誤認する可能性があります
  • バイナリ diff は万能ではない — コンパイラのアップデート / 最適化レベルの変更により関数のレイアウトが大きく変わることがあります。N バージョンと N-1 バージョン(同一コンパイラ)を比較し、メジャーバージョンを跨いだ比較は避けてください

オンデマンドブートストラップ(On-Demand Bootstrap)

ツール依存関係

ツール用途自動インストール可否
BinDiff (Google, 5.x+)関数レベルバイナリ diff、IDA/Ghidra プラグイン✓ (公式 .deb / .msi)
DiaphoraIDA 定番 diff プラグイン、IDA Pro が必要✓ (git clone)
ghidriffGhidra ヘッドレス CLI diff、Markdown 出力✓ (pip install ghidriff)
DeepDiff (商用)次世代 diff ツール、高精度✗ (商用ライセンス)
Ghidraghidriff の実行基盤✓
IDA ProBinDiff / Diaphora の実行基盤✗ (商用)
Microsoft Update CatalogMSU/MSP パッチパッケージの取得オンラインサービス
wsuspect-proxyWindows Update トラフィックを透過的にインターセプトしてパッチ取得✓ (git clone)
expand.exe / dismMSU / cab の展開✓ (Windows 標準)
rpm2cpio / dpkg-debLinux ディストリビューションパッケージの展開✓
symchkMicrosoft シンボルサーバーから PDB を取得✓ (Windows SDK)

ブートストラップコマンド

powershell -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File "&lt;SKILL_ROOT&gt;\skills\scripts\bootstrap-reverse.ps1" -Capability @('bindiff','ghidriff','ghidra','wsuspect-proxy') -StartServices

詳細なツール比較とコマンドについては references/diff-tools-comparison.md を参照。 詳細な Patch Tuesday ワークフローについては references/patch-tuesday-workflow.md を参照。 根本原因逆推定と PoC テンプレートについては references/root-cause-and-poc.md を参照。


ルーティングコンテキスト

上流エントリ: skills/SKILL.md(全体制御)、routing.md

上流スキル:

  • reverse-engineering/ — diff の前に、対象バイナリの全体構造を理解する必要がある場合
  • binary-diff/ — パッチ後バージョンにシンボルがなく、パッチ前にシンボルがある場合、binary-diff でシンボルを転用する

下流スキル:

  • pwn-chain/ — バグクラスを逆算した後、完全なエクスプロイト(ヒープスプレー、ROP、SMEP/SMAP バイパス、権限昇格ペイロード)を作成する
  • pentest-tools/network-attack-defense/ — N-day を武器化してターゲットネットワークに展開する(配布可能なペイロードにラップし、C2 と連携)
  • attack-chain/ — この N-day を完全な攻撃チェーン(初期アクセス → 権限昇格 → 横展開)に組み込む

トリガー条件: タスクに「N-day」、「パッチ」、「CVE 再現」、「パッチが修正した内容を探す」、「未更新ホストへの攻撃」などの意図が含まれている場合

タスク完了セルフチェック(完了宣言の前に MUST パス)

  • ワークフローの各ステップを実行したか(単に読んだだけではないか)?
  • tool-index に基づき、実際のツールパスを使用したか?
  • 再現可能な証拠(コマンド/スクリプト/スクリーンショット/レポート)を出力したか?
  • RULES で要求されている Checklist 項目を完了し、書き戻したか?

Individual skills in this repo

This repo contains 20 individual skills — each has its own dedicated page.

api-security

Use for authorized security assessment of REST, GraphQL, WebSocket, or SOAP APIs, including discovery, authentication, authorization, rate-limit, and CI/CD testing.

apk-reverse

在 CLI 环境下做 Android APK 逆向时使用。适用于 APK 解包、Java 反编译、smali 修改、重打包、Frida 动态 Hook,以及按需切换到 so/native 分析。优先使用本机已安装的 jadx、apktool、frida、adb、ida-reverse、radare2。

attack-chain

Use for authorized multi-stage attack-path planning and orchestration when a task spans reconnaissance, initial access, privilege escalation, lateral movement, or impact assessment. Route single-stage tasks directly to their specialist skill.

binary-diff

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binary-ninja-reverse

Use for authorized binary analysis in Binary Ninja, including HLIL/MLIL/LLIL inspection, strings/imports/exports, cross-references, types, patch review, Python API automation, and optional Binary Ninja MCP or localhost HTTP integration.

browser-automation

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browser-extension-reverse

Use for authorized reverse engineering of browser extensions (Chrome/Firefox) including manifest analysis, background workers, and extension-based credential or traffic logic recovery.

case-review

Reviews a reverse-skill case package for scope readiness, Evidence to Finding to Path traceability, work item coverage, timeline references, and optional artifact hash integrity before report handoff.

cloud-k8s

Use for authorized cloud, container, and Kubernetes security assessment including metadata SSRF, IAM misconfig, container escape paths, and cluster RBAC review.

code-audit

Use for authorized source-code security review and SAST workflows including Semgrep, CodeQL patterns, dangerous API hunting, and fix verification.

ctf-sandbox

Thin PRIMARY for CTF / AWD / 靶场 multi-type orchestration. Hands off to the sidecar CTF-Sandbox-Orchestrator. Use when the user says CTF, AWD, 靶场, or 比赛题 and no more specific pwn/APK/IDA route already won.

database-security

Use for authorized database security assessment covering PostgreSQL/MySQL/MSSQL/Mongo/Redis exposure, authz, UDF/command paths, and misconfiguration review.

diagram-generator

generate, refine, validate, and render diagrams from natural language, notes, code snippets, schemas, tables, or existing diagram source. use for flowcharts, swimlanes, sequence diagrams, state diagrams, er diagrams, class diagrams, architecture/c4-style diagrams, dependency graphs, gantt charts, mind maps, user journeys, sankey-style flows, org charts, network graphs, and other visual models. supports mermaid by default, graphviz dot for complex graph layout, plantuml for uml-heavy engineering diagrams, and svg output when direct markup is more reliable.

digital-forensics

Use for authorized digital forensics including memory dumps, disk timelines, PCAP investigation, artifact triage, and IR evidence preservation.

docs-generator

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dotnet-reverse

.NET / C# 二进制逆向。当目标是 .NET assembly(PE 头含 CLR、.exe/.dll 托管程序)、C# 编译产物(含 NativeAOT)、红队 Sharp* 工具(Rubeus / SharpHound / SharpHound 等)、.NET 混淆程序(ConfuserEx / SmartAssembly / Babel / Eazfuscator)、.NET loader / info-stealer / 套壳 malware 时使用。优先用 dnSpyEx + de4dot,需要 AI 直接操作时联动 dnSpy MCP。不用于纯 native 二进制(走 reverse-engineering / ida-reverse)。

edr-bypass-re

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email-security

Use for authorized email security review including phishing analysis, header authentication (SPF/DKIM/DMARC), BEC patterns, and mailbox token abuse research.

firmware-pentest

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ghidra-reverse

Use for free/open reverse engineering with Ghidra (headless or GUI), including decompile, cross-refs, and optional Ghidra MCP workflows when IDA is unavailable.

関連スキル