CVE-2016-0143 漏洞分析(2016.4)

CVE-2016-0143漏洞分析

0x00 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。

0x01 漏洞分析

Nils Sommer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 Pointer dereference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 Pointer dereference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：

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）:

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:

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0x274。

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(+0x154)小于7FFFFFFFh, SURFMEM::bCreateDIB函数就会根据这个乘积(+0x154)为DIBObject分配一块内存。分配内存的代码在IDA中的截图：

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]。

0x02 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：

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。

0x03 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：

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。

0x04 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：

过程B分配DIBObject失败。
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。

组合2

过程B情况3+过程A情况2: