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Windows内核漏洞CVE-2016-0143分析

本文作者:卫士通攻防实验室 龙猫

0×00 背景

4月20日,Nils Sommer在exploitdb上爆出了一枚新的Windows内核漏洞PoC。该漏洞影响所有版本的Windows操作系统,攻击者利用成功后可获得权限提升,微软在4月补丁日修复了该漏洞。

0×01 漏洞分析

NilsSommer并没有说明该漏洞为何种类型的漏洞,咋看崩溃场景会认为是NULL Pointerdereference或者UAF漏洞,粗略分析后,觉得是整数溢出漏洞,但是最后还是将其定义为特殊的NULL Pointerdereference漏洞。下面对漏洞成因进行简单分析。

In xxxRealDrawMenuItem

崩溃的地方是在win32k!xxxRealDrawMenuItem函数内,在windbg中查看崩溃时的内存状态:

Windows内核漏洞CVE-2016-0143分析

崩溃上下文代码的IDA截图,将其命名为过程A(最后说明时会用到):

Windows内核漏洞CVE-2016-0143分析

在crash之前,eax会和[ebp+arg_8]做有符号乘法,并将结果和ebx做比较,来确定是否执行crash的指令。

此时的eax为PoC中r.bottom和r.top运算后的结果,具体操作在win32k!xxxDrawMenuBarTemp内,算法为:eax= r.bottom-r.top-1;

[ebp+arg_8]为PoC中的info.bmiHeader.biSize;

PoC给的值会让”imul eax,[ebp+arg_8]”产生溢出,走向crash流程。这里看起来是由于整数溢出造成的漏洞,其实正常流程都会走这个流程的,这并不是漏洞成因所在。

所操作的ecx从[ebp+var_28]获取,原始值为1,[ebp+var_28]本应该为DIBObject的地址,但是在为其分配内存的函数win32k!SURFMEM::bCreateDIB中,并没有为其分配内存空间,漏洞的关键在这里。

下面分析创建DIBObject失败的原因。

In SURFMEM::bCreateDIB

SURFMEM::bCreateDIB的函数调用栈:

xxxDrawMenuBarTemp

à GreCreateDIBitmapReal

àSURFMEM::bCreateDIB

在SURFMEM::bCreateDIB函数内有这样一段代码,将其命名为过程B:

Windows内核漏洞CVE-2016-0143分析

此时eax等于xxxRealDrawMenuItem函数中的edi,[ebp+arg_0]为PoC中的info.bmiHeader.biSize*4,按照PoC中设定的值,两者分别为0x7fffff69和0×274。

当两者进行乘法运算后,同样发生了溢出,但由于是无符号运算,所以edx!=0。调用函数ULongLongAdd后,[ebp+AllocationSize+4]=edx=139h!=0,因此便走向了失败的流程,不会为DIBObject分配内存,也导致GreCreateDIBitmapReal函数的返回值为0。

如果未发生溢出,并且两者的乘积(+0×154)小于7FFFFFFFh, SURFMEM::bCreateDIB函数就会根据这个乘积(+0×154)为DIBObject分配一块内存。分配内存的代码在IDA中的截图:

Windows内核漏洞CVE-2016-0143分析

分配成功后,会将AllocateObject的返回值作为GreCreateDIBitmapReal函数返回值,并且赋值给xxxRealDrawMenuItem 函数中的[ebp+var_28]。

0×02 补丁对比

来看看微软是怎么来补这个漏洞的,补丁后的部分xxxRealDrawMenuItem函数代码在IDA中的截图:

Windows内核漏洞CVE-2016-0143分析

可以看到,补丁后,xxxRealDrawMenuItem函数在调用GreCreateDIBitmapReal函数后,对返回值做了检查:如果返回值等于0,表示创建DIBObject失败,则不会再进入到操作DIBObject的流程,也就是过程A中了。

0×03 可能的利用

目前还没有人公开自己的利用代码,下面对该漏洞存在的可能利用方式做一个说明。

crash处是一个对ecx进行循环操作的代码段,循环次数为”imul eax,[ebp+arg_8]”的乘积。正常情况下是对申请的DIBObject进行操作。

这个循环操作中,存在一个可控的写入操作指令,在IDA中的截图:

Windows内核漏洞CVE-2016-0143分析

红框中的指令就是所说的写入操作指令,edx虽然经历多条指令操作后才得到,但是参与操作的都是ecx相关内存值,因为ecx也就是零页地址的内容可控,所以edx也是可控的。

那么理论情况下,在win8之前的系统中,是可以将这条指令操作转变为:

mov[HalDispatchTable+4],shellcodeAddress

之后用户层再触发一下就完成了提权。

0×04 其他

经过深入分析后,要触发漏洞,r.bottom、r.top和info.bmiHeader.biWidth满足一定的约束就行了,不一定需要和作者给出PoC的数值完全相同。r.bottom、r.top和info.bmiHeader.biWidth的值能满足下面两个条件就可以导致crash:

1.过程B分配DIBObject失败。

2.过程A走向crash流程。

过程B和过程A要满足这两个条件,具体情况如下。

过程B

1. 过程B未发生溢出,并且乘积后的值 < 0x7FFFFFFF,造成AllocateObject调用失败。

2.过程B未发生溢出,并且乘积后的值 > 0x7FFFFFFF,不走调用AllocateObject的流程。

3.过程B发生溢出,不走调用AllocateObject的流程。

过程A

1.未溢出。

2.溢出后的结果为负数,并且改变sf位为1(有符号数比较)。

根据上面分析给出的过程A和过程B会导致crash的情况,这里给出两种具体的组合,有兴趣的可以修改原PoC中对应的值尝试一下,都会crash的。

组合1

过程B情况1+过程A的情况1,两个地方都没有溢出,但是还是crash了,也说明了不是整数溢出漏洞。

Windows内核漏洞CVE-2016-0143分析

组合2

过程B情况3+过程A情况2:

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* 本文作者: 卫士通攻防实验室 龙猫 ,转载请注明来自FreeBuf黑客与极客(FreeBuf.COM)

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