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[原创] CVE-2019-2025(水滴) 漏洞利用
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发表于: 2019-9-30 10:31
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本文仅供学习交流，如作他用所承受的法律责任一概与作者无关
一、漏洞介绍
CVE-2019-2025(水滴漏洞)由c0re team提出，并在HITBSecConf2019分享了漏洞利用方法，遗憾的是由于没有exploit源码，对于学习此漏洞还是不够直接。本文将从exploit源码的角度来讲解此漏洞，在pixel手机上可实现99%概率成功root。同时也分享自己在写此漏洞的调试方式和解决各种问题的思路。
二、漏洞原理
关于原理我这里不再过多重述，请看“水滴”来袭：详解Binder内核通杀漏洞。简单说的两个线程会产生竞争关系。一个是client线程，一个是server线程。
图片1引用于《D2T2 - Binder - The Bridge to Root - Hongli Han & Mingjian Zhou》
client线程执行BC_FREE_BUFFER，代码如下：
图片2引用于《D2T2 - Binder - The Bridge to Root - Hongli Han & Mingjian Zhou》
server线程执行BC_REPLY，代码如下：
图片3引用于《D2T2 - Binder - The Bridge to Root - Hongli Han & Mingjian Zhou》
为什么要释放两次binder_buffer呢？
图片4引用于《D2T2 - Binder - The Bridge to Root - Hongli Han & Mingjian Zhou》
在前一个binder_buffer释放时，由于需要合并后一个binder_buffer，才会真正kfree后一个binder_buffer。
三、漏洞细节
1、Client线程如何才能执行BC_FREE_BUFFER，Server进程如何才能执行BC_REPLY(binder_alloc_new_buffer)。
此部分理解起来不难，由于使用了很多framework层的api，所以需要在android源码环境下编译。
2、我们刚刚说的执行BC_FREE_BUFFER，是需要提前分配binder_buffer，也就是分配后才能释放；这步叫放置诱饵。
3、竞争
起了两个线程，线程1执行BC_FREE_BUFFER，线程2会通过binder请求mediaserver进程执行BC_REPLY(binder_alloc_new_buffer)。线程1通过条件变量来唤醒线程2。
线程1和线程2同步执行这两个操作，形成竞争。为什么usleep(450)，这个因为线程2通过binder进程间通信，让mediaserver执行BC_REPLY需要一段时间，根据自己的机器情况调整这个值。总之目的是让Client进程(BC_FREE_BUFFER)和Server进程(BC_REPLY)形成竞争。可以看下图1中所示BC_FREE_BUFFER和BC_REPLY的位置，有助于理解这块。这里所说的Server进程就是mediaserver进程。
4、堆喷
释放binder_buffer后堆喷，使用fsetxattr占用binder_buffer的data_size和data。
因为要实现任意地址写，binder_buffer的data偏移为88，要修改为要写的任意地址，见heap_spray函数。
5、什么地址修改为什么内容呢？
参考内核镜像攻击，[原创] CVE-2017-7533 漏洞利用，0xffffffc001e50840需要被写入0x80000e71。看上面copy_from_user，t->buffer->data被占位为0xffffffc001e50834，源数据和size是tr->data.ptr.buffer和tr->data_size，那么怎么填充源数据和size呢？
具体是如何设置上的呢？读者可以对着binder进程间通信的流程来尝试理解。
此时目的地址设置为0xffffffc001e50834，源数据为0x80000e71，由于rate.mSpeed，rate.mPitch，rate.mStretchMode会占用12个字节，所以执行完copy_from_user后，0xffffffc001e50840地址被填充0x80000e71。此时可以在用户态任意地址读写了。
6、提权
直接patch ns_capable函数，让他返回1，之后就可以成功调用setreuid和setregid了，提权成功。关于ns_capable_addr地址的计算请参考[原创] CVE-2017-7533 漏洞利用。
四、漏洞优化和漏洞调试
1、为了使client和server进程更容易产生竞争。需要使两者运行在同一个cpu上。由于无法sched_setaffinity mediaserver进程的cpuid，我们使用的方法是每个cpu(4核让其中3核忙碌起来)起8个线程，并死循环耗尽cpu。
2、fsetxattr堆喷后会立刻释放内存。
如果仅仅循环调用fsetxattr，你会发现自己的堆喷地址总是一样的，因为分配出来就被立刻free了。所以采用一个申请后并不会马上释放的结构体来占住刚刚被free的内存。我们使用的结构体是inotify_event_info。
图片5引用于《D2T2 - Binder - The Bridge to Root - Hongli Han & Mingjian Zhou》
fsetxattr由于改变了文件的扩展属性，会触发文件监控，调用到inotify_handle_event，调用kmalloc分配event。
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已经分享。 |
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 很秀了
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厉害，赞
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膜
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在android源码环境下编译。 |
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具体在哪个版本下编译有限制吗？ |
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我是在android9.0系统上编译的，其他版本你可以试试。 |
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msm# git diff lib/vsprintf.c diff --git a/lib/vsprintf.c b/lib/vsprintf.c index 0a51559..279d5ff 100644 --- a/lib/vsprintf.c +++ b/lib/vsprintf.c @@ -1514,7 +1514,7 @@ char *pointer(const char *fmt, char *buf, char *end, void case 3: /* restrict all non-extensioned %p and %pK */ case 4: /* restrict all non-extensioned %p, %pK, %pa*, %p[rR] */ default: - ptr = NULL; + //ptr = NULL; break; } break; |
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谢谢大佬，日志出来了，就是竞争不上 
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ffffffc0000b62e8 T ns_capable
ffffffc001ce8000 A swapper_pg_dir 竞争上了，但还是提不了权 ，buffer data已经被赋值为目标地址了，是我地址没找对吗<6>[ 198.758366] c1 805 !!!!!!!!!!!buffer:ffffffc0cc8ed300,free:0,allow_user_free:1,debugid:58135, data_size:4,offsets_size:0!!!!!!!!!! <6>[ 198.758414] c1 3095 jltxgcy binder free begin, pid:3095, user addr:00000072f3604e38 <6>[ 198.758433] c1 805 jltxgcy binder alloc end, target pid:3095, buffer:ffffffc0cc8ed300, buffer user data:72f3604e38 <6>[ 198.758448] c1 3095 jltxgcy binder free end, pid:3095, buffer:ffffffc0cc8ed300 <6>[ 198.758489] c1 3095 jltxgcy pid:3095, kfree:ffffffc0cc860480, cpuid:1 <6>[ 198.758504] c1 3095 jltxgcy binder free begin, pid:3095, user addr:00000072f3604e30 <6>[ 198.758511] c1 3095 jltxgcy binder free end, pid:3095, buffer:ffffffc0cfa03c00 <6>[ 198.758523] c1 3095 jltxgcy pid:3095, kfree:ffffffc0cc8ed300, cpuid:1 <6>[ 198.759832] c1 805 ------------------------------------ <6>[ 198.759847] c1 805 jltxgcy binder ocuppy end, target pid:3095, buffer:ffffffc0cc8ed300, free:0, user_allow_free:0, buffer data:ffffffc001ce8834, buffer user data:b2ee86c834, cupid:1 <6>[ 198.759858] c1 805 jltxgcy copy_from_user buffer data:ffffffc001ce8834,async_transaction:0 |
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最近也在调试这个洞，很好奇怎么能有99%成功率。我试了N次就一次成功进入竞争窗口，其他大部分是 BC_FREE_BUFFER xxx no match 我也尝试这不断修改delay，尽量让BC_REPLY到达的时候唤起BC_FREE_BUFFER， 但和当前系统运行状态也有很大关系，这微妙的usleep(450)是不是有点不科学？我是在安卓模拟器上调试的，只有1个core所以两个线程应该是同一个核中的吧？ |
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加下日志定位下情况吧，竞争的漏洞最好用真机，我原来也调试过一个其他竞争的洞，用模拟怎么都不行，真机却很稳定能够竞争成功。 |
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我写了个POC，binder_buffer的debugid为126800，对应的data为0x7167642100。client主线程为4017:4017，发送BC_TRANSACTION的线程为4017:4018，server线程为233:3081。binder日志如下： [ 9397.842620] binder: 4017:4017 write 12 at 0000007167642100, read 0 at 0000000000000000 [ 9397.842658] binder: 4017:4017 BC_FREE_BUFFER u0000007167503c08 found buffer 126800 for finished transaction [ 9397.842669] binder: 4017 buffer release 126800, size 20-0, failed at (null) [ 9397.842713] binder: 4017:4017 wrote 12 of 12, read return 0 of 0 [ 9397.844505] binder: 4017:4017 write 12 at 0000007167642100, read 0 at 0000000000000000 [ 9397.844514] binder: 4017:4017 BC_FREE_BUFFER u0000007167503c08 no match [ 9397.844522] binder: 4017:4017 wrote 12 of 12, read return 0 of 0 [ 9397.846759] binder: 4017:4018 write 68 at 0000007164a14100, read 256 at 0000007164a14000 [ 9397.846784] binder: 4017:4018 BC_TRANSACTION 126804 -> 233 - node 126776, data 0000007164a15000-0000000000000000 size 128-0-0 [ 9397.846820] binder: 4017:4018 BR_TRANSACTION_COMPLETE [ 9397.846830] binder: 4017:4018 wrote 68 of 68, read return 8 of 256 [ 9397.846844] binder: 4017:4018 write 0 at 0000007164a14100, read 256 at 0000007164a14000 [ 9397.846911] binder: 233:3081 BR_TRANSACTION 126804 4017:4018, cmd -2143260158 size 128-0 ptr 00000000e6482058-00000000e64820d8 [ 9397.846922] binder: 233:3081 wrote 12 of 12, read return 72 of 256 [ 9397.847133] binder: 233:3081 write 68 at 00000000e4805900, read 256 at 00000000e4805800 [ 9397.847148] binder: 233:3081 BC_REPLY 126805 -> 4017:4018, data 00000000e4d951c8-0000000000000000 size 20-0-0 [ 9397.847166] binder: 233:3081 BR_TRANSACTION_COMPLETE [ 9397.847175] binder: 233:3081 wrote 68 of 68, read return 8 of 256 [ 9397.847230] binder: 233:3081 write 12 at 00000000e4805900, read 256 at 00000000e4805800 [ 9397.847242] binder: 233:3081 BC_FREE_BUFFER u00000000e6482058 found buffer 126804 for finished transaction [ 9397.847253] binder: 233 buffer release 126804, size 128-0, failed at (null) [ 9397.847595] binder: 4017:4018 BR_REPLY 126805 0:0, cmd -2143260157 size 20-0 ptr 0000007167503c08-0000007167503c20 [ 9397.847607] binder: 4017:4018 wrote 0 of 0, read return 72 of 256 看时间是可以知道BC_TRANSACTION到BC_REPLY的时间差大概是847148 - 846784 = 364us，但这个时间是动态变化的，所以很好奇exp里的usleep为什么会是进入竞争窗口的依赖条件，而且能达到这么高的成功率？ |
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