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[原创]ms17-010 漏洞分析
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发表于: 2022-7-26 18:56
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近期重新分析了ms17-010漏洞，想写一个自己的工具，在重新分析的过程中，其实又发现了很多之前没有进行深究的问题，由于很多东西还没有弄明白，先记录一下自己的分析过程以及踩的坑，不由感慨漏洞分析和想要实际利用两者之间的差距确实挺大的。
环境：
win7 sp1 32bits srv.sys 6.1.7601.17514
srvnet.sys 6.1.7601.17514
nsa 工具集（使用教程）
PS:这两个文件在C:\Windows\System32\drivers下
参考资料：
https://research.checkpoint.com/2017/eternalblue-everything-know/
https://github.com/3ndG4me/AutoBlue-MS17-010
https://paper.seebug.org/280/
本文将介绍以下的内容
>> 漏洞完整利用流程介绍
>> 漏洞溢出部分分析
>> 漏洞触发部分的分析
>> 漏洞的内存布局的分析
该漏洞主要是利用smb1和smb2的协议兼容问题，和windows在处理fealist结构体和ntfeallist结构体过程中大小计算错误导致的数据溢出漏洞。
在进行堆喷射过程中，为了实现非页内存的布局，又利用用了一个SMB_COM_SESSION_SETUP_ANDX 计算smbv1和smbv2结构体转化的漏洞，实现了任意大小的非页内存申请，从而间接利用系统的内存管理机制实现内存布局。
漏洞触发部分，在内存溢出和堆布局的基础上实现了对srvnet头部结构的覆盖，其中对MDL指针的覆盖，使得后续发送的srvnetbuff内容被保存到了特定可执行的内存地址(0xffdff000)中，于是在释放srvnet链接后，处理函数会执行0xffdff000地址处的shellcode，从而实现漏洞利用。
这部分的漏洞分析是大部分文章都有写的，主要成因是由于SrvOs2FeaListSizeToNt函数在进行fealist到ntfeallist的长度计算过程中进行了一个强制类型转换，导致了四个字节的长度只覆盖了低位的两个字节，数据在转换过程中大于申请的内存空间，从而实现溢出。此处就主要介绍一下为什么会出现四个字节转两个字节的情况？
SMB协议中，使用一串的命令来代表执行的操作的，当传输的数据过大时，smb通常会有一个子命令进行传输，并用传输过程中的TID,UID,PID,MID来判断是哪一个命令的后续数据。
例如，smbv1中的SMB_COM_NT_TRANSACT命令，在传输消息过大时，便会使用SMB_COM_NT_TRANSACT_SECONDARY来完成后续的数据传输。
而在smbv2中SMB_COM_TRANSACTION2 作为SMB_COM_NT_TRANSACT的扩展命令，两者的请求结构体十分相似，功能也差不多，但在计算消息内容长度TotalDataCount时，SMB_COM_TRANSACTION2使用的是USHORT类型（两字节），SMB_COM_NT_TRANSACT使用的是ULONG类型（四字节）。
NSA工具在利用该漏洞时，先传入了一个SMB_COM_NT_TRANSACT命令的头，后续内容利用相同TID, PID, UID, MID的SMB_COM_TRANSACTION2_SECONDARY进行传输的。没加补丁之前，windows仅通过TID, PID, UID, MID来识别命令是否一致，而消息命令的类型是由最后一个传入的命令类型确定的。这样就造成了传入NT_TRANSACT消息，但实际上是运行的却是TRANSACTION2命令的处理流程。
所以，在补丁修复中，除了修复SrvOs2FeaListSizeToNt的类型强转外，还同时在 ExecuteTransaction函数中添加了一个类型比较的判断。
用到的几个结构体的定义如下：
trans2接受完数据后会通过dispatchtable调用srv!SrvSmbOpen2函数对接收到的数据进行处理，函数首先会读取接收到的transion数据，然后获取其中fealist结构体的部分，将fealist结构体转成Ntfealist结构体。
在SrvOs2FeaListToNt函数中，首先是SrvOs2FeaListSizeToNt对于结构体长度的强转赋值，导致fealist的结构体长度是错误的，所以后续计算最后一个结构体指针的地址也是错误的。在后续循环转化ntfealist的过程中，循环是以fea结构体标志位和与最后一个结构体指针地址比较进行的条件判断，结构体标志位由用户传入，可控，指针地址错误的计算，可控，所以可以精准控制溢出字节。
在SrvOs2FeaListSizeToNt函数中，实现了两个功能，一是计算ntfealist结构体的长度并用于申请后续空间，二是对fealist结构的长度进行重新赋值，防止由于该长度被用户输入控制导致错误，在实现第二个功能的时候，由于trans2消息的总长度为两个字节，所以在此处进行了强转导致了最终长度计算出错。
MDL是windows内核中一个比较重要的结构，这个结构负责将用户空间中的内存通过MDL机制映射到系统地址空间。将I/O数据写入到指定的MDL指定虚拟地址中，在实际利用中client发送的数据会写入到指定的虚拟地址中，这样就可以传入可控的数据到指定的地址。
pSrvNetWskStruct: 指向SrvNetWskStruct结构体，该结构体中存在一个函数指针HandlerFunction，该函数会在srvnet连接中断时进行调用；那么如果pSrvNetWskStruct指向的结构体是伪造的，那么就可以很顺利的触发命令执行。
heap中可执行代码的固定地址
由于我们知道倒数第二个Fea结构的value部分是f383，之后又拷贝了个a8的长度，所以这里是在value拷贝处下断点
下面红线开始的部分为越界拷贝的那个ntfealist结构体，可以看到精准溢出的实际上是一个a8长度的字段：
越界前:
越界后：
精准覆盖的SRVNET_HEADER部分字段含义如下：
其中需要关注的是偏移0x34处的指针，该指针正常情况下最终指向的是srv!SrvReceiveHandler，用于处理会话结束后的情况。指针调用的逻辑如下：
感兴趣的可以下断点观察：
SMB_COM_SESSION_SETUP_ANDX消息是SMB中用来以ntml协议验证的命令，但是对于ntml v1 和 ntml v2却有两个不同的请求结构体，而其中两个WordCount的值是不一样的。
在BlockingSessionSetupAndX函数中，由于逻辑判断的错误，我们可以发送Extended Security request(12)附带CAP_EXTENDED_SECURITY，但不附带FLAG2_EXTENDED_SECURITY，将请求伪装成SMB_COM_SESSION_SETUP_ANDX(13)。函数伪代码如下：
从伪代码中可以看出，这样我们会调用GetNtSecurityParameters函数，这个函数在Extended Security request(12)被当作SMB_COM_SESSION_SETUP_ANDX(13)请求解析时，会将SecurityBlob解析为ByteCount的大小，并在接下来根据是否是unicode字符串来分配空间。这样就可以创造处大小可控的非分页内存空间。
首先，NSA工具集会使用匿名验证获取TID, PID, UID, MID以及系统版本信息，然后通过发送Trans2命令，判断是否已经存在NSA后门。
然后利用Trans2的漏洞先发送除了最后一帧外的所有数据包，这样由于最后一帧没有发送，就不会触发fealist计算Ntfealist的过程，不会对Ntfealist的空间进行申请。
然后，利用SMB_COM_SESSION_SETUP_ANDX的漏洞，构造一个稍大的内存空间，该空间主要是用来容纳需要被覆盖的那几个srvnet结构的，这里我们叫它Buff1。
紧接着，申请了一堆srvnet的连接，这样的申请会将非分页内存空间中大小与srvnet空间大小相近的空闲空间全部占满，这样在后面再次申请空间时，就会将大块空间进行拆分，然后再次分配出去。
然后又创建了一块大空间Buff2，这块空间的大小与转化后的Ntfealist空间大小相似，由于Buff1和Buff2的空间都属于较大的，在分页内存空间中分配大概率会前后紧挨着，分页内存在分配时又会从低地址向高地址进行分配，此时的空间布局应该是Buff2+Buff1。
紧接着，NSA工具将Buff1的空间进行释放，同时又申请了5块srvnet空间，5块srvnet空间大小刚好和Buff1的空间大小接近，而前面srvnet空间大小的非分页内存又被之前申请的srvnet连接占满，所以这5块SrvnetBuff将会被系统拆分Buff1后分配。所以此时内存布局改变为Buff2+SrvnetBuff*5。
关键点来了，再又一次的网络连接判断后，NSA工具释放了Buff2的内存空间，并且发送最后一帧Trans2数据，触发了溢出漏洞，这样申请到的Ntfealist的空间大概率就是Buff2。此时的内存布局就变成了Ntfealist+SrvnetBuff*5，这样溢出后必定会覆盖5个SrvnetBuff中的一个。
覆盖后，由于Srvnetbuff的头部我们修改了PMDL结构体指针，所以再次发送数据，内容将会放到我们指定的内存空间0xffdff000 处，这个内存是块可执行的空间。
最终通过我们预先改变的DisconnectHandleFunc指针链，我们会在srvnet!SrvNetCommonReceiveHandler+0x91处调用传入的shellcode，shellcode的地址为0xffdff1f1。
虽然还是比较努力的分析了，但越分析越发现自己依旧有很多不明白的地方，记录下目前还遗留的坑点。
shellcode做了些什么？怎么样实现的后门驻留？
pMdl和实际读写地址的关系，实际写入shellcode的地方实在tcpip的驱动中，覆盖的pMdl指针并没有直接指向0xffdff000的部分，那么这个偏移计算的利用关系是怎么样的？
Doublepulsar如何实现的，到底做了些什么事情？
在分析过程中，我发现这个漏洞的利用其实很难在流量层进行检测，堆布局的手法可以改变，同时覆盖的指针结构数据也可以改变，非分页内存中可执行的地址也可以改变，Shellcode的具体大小没有限制，在IDS层进行的检测基本都能绕过，确实是个相当好的组合漏洞，对当年就能写这种工具的大佬佩服地五体投地。
typedef struct _FEALIST { _ULONG( cbList );
FEA list[1];
} FEALIST;typedef struct _FEA { UCHAR fEA; // flag 标志位用于判断循环是否结束
UCHAR cbName; // 名字长度
_USHORT( cbValue ); // 值长度
} FEA;// ntfealist，windows中没有直接对fealist结构进行操作而是统一使用ntfealist操作
typedef struct _FILE_FULL_EA_INFORMATION { ULONG NextEntryOffset;
UCHAR Flags;
UCHAR EaNameLength;
USHORT EaValueLength;
CHAR EaName[1];
} FILE_FULL_EA_INFORMATION, *PFILE_FULL_EA_INFORMATION;
typedef struct _FEALIST { _ULONG( cbList );
FEA list[1];
} FEALIST;typedef struct _FEA { UCHAR fEA; // flag 标志位用于判断循环是否结束
UCHAR cbName; // 名字长度
_USHORT( cbValue ); // 值长度
} FEA;// ntfealist，windows中没有直接对fealist结构进行操作而是统一使用ntfealist操作
typedef struct _FILE_FULL_EA_INFORMATION { ULONG NextEntryOffset;
UCHAR Flags;
UCHAR EaNameLength;
USHORT EaValueLength;
CHAR EaName[1];
} FILE_FULL_EA_INFORMATION, *PFILE_FULL_EA_INFORMATION;
SMB_TRANS_STATUS SrvSmbOpen2 (IN OUT PWORK_CONTEXT WorkContext){ //...
transaction = WorkContext->Parameters.Transaction;
//...
feaList = (PFEALIST)transaction->InData;
//... Convert the FEALIST to NT style.
status = SrvOs2FeaListToNt(
feaList,
&ntFullEa,
&ntFullEaBufferLength,
&os2EaErrorOffset
);
}SMB_TRANS_STATUS SrvSmbOpen2 (IN OUT PWORK_CONTEXT WorkContext){ //...
transaction = WorkContext->Parameters.Transaction;
//...
feaList = (PFEALIST)transaction->InData;
//... Convert the FEALIST to NT style.
status = SrvOs2FeaListToNt(
feaList,
&ntFullEa,
&ntFullEaBufferLength,
&os2EaErrorOffset
);
}unsigned int __stdcall SrvOs2FeaListToNt(_FEALIST *FeaList, _DWORD *NtFullEa, _DWORD *BufferLength, _WORD *EaErrorOffset)
{ int NtBufferLen; // eax
_FEALIST *NtfeaAddr; // eax
FEA *feaLast; // ebx
FEA *fea; // esi
unsigned int v10; // esi
__int16 v11; // [esp+8h] [ebp-4h]
_FEALIST *NtFeaAddr; // [esp+14h] [ebp+8h]
v11 = 0;
NtBufferLen = SrvOs2FeaListSizeToNt(FeaList); // 计此处算长度出错
*BufferLength = NtBufferLen;
if ( !NtBufferLen )
{
*EaErrorOffset = 0;
return 0xC098F0FF; // STATUS_OS2_EA_LIST_INCONSISTENT
}
NtfeaAddr = (_FEALIST *)SrvAllocateNonPagedPool(NtBufferLen, 21);// 用ntfea的length申请内存空间
*NtFullEa = NtfeaAddr;
if ( NtfeaAddr )
{
// 问题就出现在了这里，cbList经过刚刚的赋值已经发生了改变，这个feaLast的指针地址远远大于fea最后一个结构体指针地址
feaLast = (FEA *)((char *)FeaList + FeaList->cbList - 5);// 为了保证至少有一个fea结构 FeaList+Feal->cbList - sizeof(Fea)
fea = FeaList->list;
if ( FeaList->list > feaLast )
{
LABEL_13: if ( fea == (FEA *)((char *)FeaList + FeaList->cbList))// 如果cblist长度是0，那么就把Ntfea的长度也设为0
{
NtfeaAddr->cbList = 0;
return 0;
}
*EaErrorOffset = v11 - (_WORD)FeaList;
v10 = 0xC0000001; // STATUS_SUCCESS
}
else
{
while ( (fea->fEA & 0x7F) == 0 ) // 判断每个fea的标志位是不是80或00，不是就跳出循环
{ // 注意，这里是以标志位为循环判断基础的，而本来那个损坏的fea结构体是不在拷贝范围内的，但由于长度计算错误，会出现在拷贝的范围内。
NtFeaAddr = NtfeaAddr;
v11 = (__int16)fea;
NtfeaAddr = (_FEALIST *)SrvOs2FeaToNt(NtfeaAddr, fea);// 拷贝内存，导致溢出的部分
fea = (FEA *)((char *)fea + fea->cbName + fea->cbValue + 5);// 赋值下一个fea
if ( fea > feaLast ) // 这个地方由于feaLast的地址计算错误，所以肯定大于fea地址
{
NtfeaAddr = NtFeaAddr;
goto LABEL_13;
}
}
*EaErrorOffset = (_WORD)fea - (_WORD)FeaList;
v10 = 0xC000000D; // STATUS_INVALID_PARAMETER
}
SrvFreeNonPagedPool(*NtFullEa);
return v10;
}
if ( *((_BYTE *)WPP_GLOBAL_Control + 29) >= 2u
&& (*((_BYTE *)WPP_GLOBAL_Control + 32) & 1) != 0
&& KeGetCurrentIrql() < 2u )
{
DbgPrint("SrvOs2FeaListToNt: Unable to allocate %d bytes from nonpaged pool.", *BufferLength);
DbgPrint("\n");
}
return 0xC0000205; // STATUS_INSUFF_SERVER_RESOURCES
}unsigned int __stdcall SrvOs2FeaListToNt(_FEALIST *FeaList, _DWORD *NtFullEa, _DWORD *BufferLength, _WORD *EaErrorOffset)
{ int NtBufferLen; // eax
_FEALIST *NtfeaAddr; // eax
FEA *feaLast; // ebx
FEA *fea; // esi
unsigned int v10; // esi
__int16 v11; // [esp+8h] [ebp-4h]
_FEALIST *NtFeaAddr; // [esp+14h] [ebp+8h]
v11 = 0;
NtBufferLen = SrvOs2FeaListSizeToNt(FeaList); // 计此处算长度出错
*BufferLength = NtBufferLen;
if ( !NtBufferLen )
{
*EaErrorOffset = 0;
return 0xC098F0FF; // STATUS_OS2_EA_LIST_INCONSISTENT
}
NtfeaAddr = (_FEALIST *)SrvAllocateNonPagedPool(NtBufferLen, 21);// 用ntfea的length申请内存空间
*NtFullEa = NtfeaAddr;
if ( NtfeaAddr )
{
// 问题就出现在了这里，cbList经过刚刚的赋值已经发生了改变，这个feaLast的指针地址远远大于fea最后一个结构体指针地址
feaLast = (FEA *)((char *)FeaList + FeaList->cbList - 5);// 为了保证至少有一个fea结构 FeaList+Feal->cbList - sizeof(Fea)
fea = FeaList->list;
if ( FeaList->list > feaLast )
{
LABEL_13: if ( fea == (FEA *)((char *)FeaList + FeaList->cbList))// 如果cblist长度是0，那么就把Ntfea的长度也设为0
{
NtfeaAddr->cbList = 0;
return 0;
}
*EaErrorOffset = v11 - (_WORD)FeaList;
v10 = 0xC0000001; // STATUS_SUCCESS
}
else
{
while ( (fea->fEA & 0x7F) == 0 ) // 判断每个fea的标志位是不是80或00，不是就跳出循环
{ // 注意，这里是以标志位为循环判断基础的，而本来那个损坏的fea结构体是不在拷贝范围内的，但由于长度计算错误，会出现在拷贝的范围内。
NtFeaAddr = NtfeaAddr;
v11 = (__int16)fea;
NtfeaAddr = (_FEALIST *)SrvOs2FeaToNt(NtfeaAddr, fea);// 拷贝内存，导致溢出的部分
fea = (FEA *)((char *)fea + fea->cbName + fea->cbValue + 5);// 赋值下一个fea
if ( fea > feaLast ) // 这个地方由于feaLast的地址计算错误，所以肯定大于fea地址
{
NtfeaAddr = NtFeaAddr;
goto LABEL_13;
}
}
*EaErrorOffset = (_WORD)fea - (_WORD)FeaList;
v10 = 0xC000000D; // STATUS_INVALID_PARAMETER
}
SrvFreeNonPagedPool(*NtFullEa);
return v10;
}
if ( *((_BYTE *)WPP_GLOBAL_Control + 29) >= 2u
&& (*((_BYTE *)WPP_GLOBAL_Control + 32) & 1) != 0
&& KeGetCurrentIrql() < 2u )
{
DbgPrint("SrvOs2FeaListToNt: Unable to allocate %d bytes from nonpaged pool.", *BufferLength);
DbgPrint("\n");
}
return 0xC0000205; // STATUS_INSUFF_SERVER_RESOURCES
}ULONG SrvOs2FeaListSizeToNt (IN PFEALIST FeaList){ unsigned int v1;
int Length;
PUCHAR pBody;
PUCHAR v4;
int v5;
int v8;
unsigned int v9;
v1 = 0;
Length = *(DWORD*)pOs2Fea;
pBody = pOs2Fea + 4;
v9 = 0;
v4 = pOs2Fea + Length;
while (pBody < v4)
{
if (pBody + 4 >= v4
|| (v5 = *(BYTE *)(pBody + 1) + *(WORD *)(pBody + 2),
v8 = *(BYTE *)(pBody + 1) + *(WORD *)(pBody + 2),
v5 + pBody + 5 > v4))
{
// 此处的强转导致赋值出错
*(WORD *)pOs2Fea = pBody - pOs2Fea;
return v1;
}
if (RtlULongAdd(v1, (v5 + 0xC) & 0xFFFFFFFC, &v9) < 0)
return 0;
v1 = v9;
pBody += v8 + 5;
}
return v1;
}ULONG SrvOs2FeaListSizeToNt (IN PFEALIST FeaList){[培训]内核驱动高级班，冲击BAT一流互联网大厂工作，每周日13:00-18:00直播授课
