技术分享:经典内核漏洞调试笔记 内存漏洞利用缓解

作者：k0pwn_ko

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前言

内核漏洞对我来说一直是一个坎，记得两年前，刚刚接触二进制漏洞的时候，当时今天的主角刚刚出现，当时调试这个漏洞的时候，整个内心都是崩溃的，最近我重温了一下这个漏洞，发现随着自己学习进步，对整个内核漏洞分析的过程也变的越来越清晰，而且在这个内核漏洞的调试过程中发现了一些很有意思的调试细节，因此想把自己的这个调试笔记分享出来，希望能和大家多多交流，也能有更多的进步。

今天的主角就是CVE-2014-4113，这个win32k.sys下的内核漏洞是一个非常经典的内核漏洞，它无论在Exploit利用，内核漏洞的形成原因，可以说是教科书式的，非常适合对内核漏洞感兴趣的小伙伴入门分析。

另一种方法定位漏洞

内核漏洞分析是一个比较复杂的过程，其实无论对于内核态漏洞还是软件态漏洞，都需要通过对补丁，或者PoC，或者Exploit进行阅读，通过对源码的分析可以了解到很多和漏洞有关的细节，所以这次我们也要阅读一下关于CVE-2014-4113的Exp，从中获取一些信息。

在源码分析过程中，我们关注Shellcode函数中的代码片段，可以看到Shellcode做了一件事情，就是针对32位系统和64位系统，会将当前系统的系统进程句柄psys，加上token的偏移赋值给当前用户进程的token，而这种手法也是现在Windows提权中一个非常好用的方法。

众所周知，Exploit一般不会影响软件或者系统的正常运行，而会执行Shellcode中的恶意代码，在我们没有PoC来引发软件或者系统异常的情况下，往往会通过Shellcode中的一些关键步骤的跟踪来接近漏洞的触发位置。

那么在这个过程中我们就用上面的Shellcode来跟踪这个漏洞。首先我们来说一下_EPROCESS结构体，这个结构体包含着当前进程的很多信息，这个过程我们可以通过!process 0 0的方法来得到。当然这个命令只有在内核态才能使用，我们通常通过Windbg远程调试的方法来完成。

可以看到，通过!process 0 0的方法获取到的system进程的句柄位置在0x867c6660，接下来我们来看一下我们执行的Exploit进程位置。

当前Exploit的地址是0x86116bb0，这两个地址就是_EPROCESS结构体的地址，下面我们来看一下这个结构体的内容。

可以看到，偏移+0x0c8位置存放的就是Token，而结合上面分析的Shellcode的内容，Token就是进行替换提权的关键位置。

实际上提权时，就是用0xe10007b3这个系统进程的Token，替换当前用户进程的0xe116438c这个Token，这也是下断点的一个重要依据，通过下条件断点，可以跟踪到当前进程句柄的变化情况。

跟踪到00411f88位置的时候，程序中断，也是这时候当前进程句柄被替换，同时回溯到堆栈调用情况。

当前堆栈调用展示了整个内核漏洞发生问题的过程，我们需要关注这个回溯过程，在后面的分析中需要用到，也由此我们定位了漏洞触发的关键流程，为后续的分析提供了依据。

在接下来的调试分析中，由于ASLR的关系，导致有些关键函数地址基址不太一样，不过不影响我们的调试。

一些有趣的调试细节

关于这个漏洞分析，其实网上有相当多非常详细的分析，这里我就不再做具体分析了，网上的方法多数都是通过Exploit正向分析，而通过Shellcode定位这种方法，可以用回溯的方法分析整个漏洞的形成过程，可能更加便捷，各有优劣。关于这个漏洞的分析，我不再详述，只是在调试过程中发现一些有趣的调试细节，想拿出来和大家一起分享。

首先我大概说一下这个漏洞的形成过程，在创建弹出菜单的时候会产生一个1EB的消息，因为SendMessage的异步调用，截断1EB消息，然后通过钩子销毁菜单，返回一个0xffffffb的方法，在随后的SendMessageTimeout函数中会调用这个返回值，作为函数调用，而在之前的if语句判断中没有对这个返回值进行有效的检查，当我们通过0页的分配，往0x5b地址位置存入Shellcode地址，这样就会在Ring0态执行应用层代码，导致提权。

那么在这个过程中，有一些有意思的地方，第一个是消息钩子截获1EB消息，并且返回0xfffffffb，第二个就是在SendMessageTimeout中在Ring0层执行应用层Shellcode代码的过程。

首先在调用xxxTrackPopupMenuEx的时候会销毁窗口，这个过程中会调用SendMessage，实际上，在SendMessage调用的时候，是分为同步和异步两种方式，两种方式的调用也有所不同，先看看同步，调用相对简单。

但是当异步调用的时候，情况就相对复杂了，而我们的提权也正是利用了异步的方法，用消息钩子来完成的，首先来看看异步调用的情况。

这里有很关键的两处调用，一个在sysexit，在这个调用的时候，会从内核态进入用户态，也就是说在消息钩子执行的时候，通过这个调用会进入钩子的代码逻辑中，而当应用层代码逻辑执行结束后，会调用int 2b这个软中断，从用户态切换回内核态，这个过程就是通过消息钩子完成的，而正是利用这个钩子，在钩子中销毁窗口并且返回在整个提权过程中至关重要的0xfffffffb。

首先在HandleMenuMessages－>MNFindWindowFromPoint之后会进入SendMessage中处理，这个时候通过安装的钩子会截获到1EB消息。

源码中钩子的部分。

来看一下动态调试的过程，通过之前对异步SendMessage函数的调用关系可以看到异步调用会进入SendMessageTimeout函数处理，跟入这个函数通过回溯看到函数调用关系。

随后我们单步跟踪，在SendMessageTimeout函数中找到调用SendMessageToClient函数。

通过IDA pro分析这个函数，在LABLE_16位置调用了一个叫sfn的函数，这个sfn的函数就是负责进入用户态的。

当sysexit调用后，内核态和用户态进行了切换。进入用户态，应用层就是我们的钩子内容。

实际上，这就是一个钩子之间的调用过程，也是提权漏洞利用过程中一个至关重要的环节。那么接下来，在钩子函数中，我们会利用EndMenu函数销毁窗口，并且返回0xfffffffb，这个过程在很多分析中都有了，下面我们来看看从用户态切换回内核态的过程。

首先销毁窗口后，0xfffffffb会交给eax寄存器，随后进入返回过程。

我们在应用层通过回溯，可以看到回溯过程中的函数调用，这里单步调试，可以跟踪到连续向外层函数进行返回。也就是不停的执行pop,ret的过程，直到跟踪到user32!_fnOUTDOWRDINDWORD中，我们单步跟踪。

在fnOUTDWORDINDWORD中，调用了XyCallbackReturn，再回头看之前关于SendMessage函数异步过程的描述，XyCallbackReturn正是从用户态切换回内核态一个关键函数调用，跟进这个函数，可以观察到调用了int 2B软中断，回归内核态

这个过程会携带钩子的返回结果，从而到后面执行shellcode，回归内核态之后，来看一下调用到shellcode。

我们事先在0x5b地址位置分配了0页内存，然后往里存放了一shellcode的地址，这样call esi＋60相当于call 0x5b，从而进入shellcode的内容。

其实在调试漏洞的过程中，钩子的调用是一个很有趣的过程，也是触发这个漏洞的关键，同样，不仅仅是CVE-2014-4113，在很多Windows提权漏洞的利用上，都用到了类似手法，比如CVE-2015-2546等等。

在文章一开始，我提到这个漏洞的关键原因是一处if语句判断不严谨导致的漏洞发生，当结束了这个有趣的调试细节之后，我将通过补丁对比，以及补丁前后的动态调试来看看这个漏洞的罪魁祸首是什么。

补丁对比与过程分析

我们安装CVE-2014-4113的补丁，可以看到，补丁后利用提权工具提权后，已经不能获得系统权限。

补丁前：

补丁后：

我们通过BinDiff来分析一下这个补丁前后发生了哪些变化，这时候我们需要通过文章最开始，我们在定位了提权发生的位置之后，通过堆栈回溯的过程看到的函数调用关系，来确定我们应该看看哪些函数发生了变化。

实际上补丁前后大多数函数变化都不大，但是看到xxxHandleMenuMessages中存在一些小变化，跟进这个函数查看对比。

注意对比图下方有一些跳转产生了变化，放大下面这个块的内容。

左侧黄块和这个漏洞无关，可以看到左侧是两个绿色块直接相连，表示直接跳转，而右侧补丁后，则在两个绿块之间增加了一个黄块，观察黄块，其中调用了一个IsMFMWFPWindow函数，这个函数可以通过IDA pro看到它的作用。实际上就是一个bool函数，用来限制0，－1和－5的情况，下面我们来动态调试分析。

首先是补丁前，会经过一系列的if判断，直接单步跟踪到最关键的一处if判断。

这个if判断其实是想处理0xfffffffb的情况的，也就是说，当v13的值等于－5，也就是0xfffffffb的时候，会进入if语句，而不会执行将－5传递到下面的SendMessage中，然而这个if语句中的是与运算，也就是说，当前面v3&2不成立的时候，就不会进入if语句了，而动态调试前面是不成立的，直接跳转到后面的if语句判断。

这就导致了－5被传递到后面的SendMessage，从而导致了后面的代码执行。

可以看到，当执行SendMessage的时候，第一个参数为0xfffffffb，后续会在SendMessageTimeOut中引发进入Shellcode，这个之前已经提到。

接下我们一起看一下补丁后的调试情况，补丁后，引入了IsMFMWFPWindow函数多做了一个if语句的判断。

可以看到ebx作为参数传入IsMFMWFPWindow，ebx的值为0xfffffffb，而这个值是－5，判断肯定是不通过的，返回false。

可以看到ebp＋8判断是否为false，这里是为false的，所以跳转，不执行SendMessage，这样漏洞就被修补了，我们最后来看一下补丁前后的伪代码。

补丁前：

补丁后：

到此，这个内核漏洞解剖完毕，以前一直觉得内核漏洞很可怕，现在仔细分析之后，其实发现内核漏洞也是很有意思的，仿佛给我开了一扇新的大门，里面有很多有趣的东西值得去探索，分析的时候只要理清逻辑关系，其实会简单好多，文章中如有不当之处还请各位大牛斧正，多多交流，谢谢！