微软RDP服务高危UAF漏洞分析(CVE-2019-0708)

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原创: Alpha 天融信阿尔法实验室

0x00 前言

CVE-2019-0708经微软披露已经有一个多月了,本文将主要围绕以下几个方面介绍该漏洞

1、经过分析验证该漏洞是一个UAF漏洞,引发UAF漏洞的指针是由何时创建以及为何该指针在Free之后又被使用,是本文重点关注的地方。

2、该漏洞属于RDP协议实现方面的漏洞,文中会列举与该漏洞相关的RDP协议知识。

 

0x01 RDP协议介绍

1.1 RDP协议简介

远程桌面协议(RDP, RemoteDesktop Protocol)是一个多通道(multi-channel)的协议。RDP协议也是C/S网络结构,双方通过TCP连接进行通信,基本也是基于请求/响应这样的数据交换模式,这里贴一张来自微软发布的RDP协议时序图,该图详细描述了RDP连接中请求及响应的顺序及过程。

该文档([MS-RDPBCGR].pdf)地址如下:

https://docs.microsoft.com/en-us/openspecs/windows_protocols/ms-rdpbcgr/5073f4ed-1e93-45e1-b039-6e30c385867c

文中不介绍通讯细节,有兴趣的读者可以自行阅读该文档。

1.2 静态虚拟信道(Static Virtual Channels)

静态虚拟通道允许RDP Client和RDP Server通过主RDP数据连接通信。虚拟通道数据是特定于应用程序的,对RDP不透明。连接时最多可以创建31个静态虚拟通道。RDP Client在连接序列的Basic Settings Exchange阶段请求并确认所需虚拟通道列表,并在ChannelConnection阶段进行信道的连接。

每个虚拟通道充当独立的数据流。RDP Client和RDP Server检查在每个虚拟通道上接收的数据,并将数据流路由到适当的处理函数以进行进一步处理。

 

0x02 UAF成因及调试过程

已确认的是,CVE-2019-0708为UAF漏洞,众所周知UAF漏洞主要是由于对象指针在释放后再次被使用而引发的安全问题。那么在这一部分内容中,我将描述引发UAF漏洞的指针是由何时创建以及为何该指针在Free之后又被使用。

2.1 触发UAF的过程

1、 RDP连接建立,RDP Server 默认调用IcaCreateChannel() 创建MS_T120静态虚拟信道,并绑定到0x1F信道号,此时是该信道第一次绑定。

2、RDP Client 在通讯的Channel Connecttion阶段告知 RDP Server 绑定名称为“MS_T120”的信道到指定信道号,此时Server使用IcaFindChannelByName()函数搜索到默认创建的MS_T120信道,将该信道对象绑定到用户指定的信道号上。此时是MS_T120信道第二次绑定。

3、 至此,MS_T120信道已经完成2次绑定。随后RDP Client 告知RDP Server断开第二次绑定的信道,该操作会引发RDP Server 调用IcaFreeChannel()释放该信道并释放该对象占用的空间。

4)随后RDP Client 将通知RDP Server关闭RDP连接,此操作会引发Server调用SingalBrokenConnection()函数释放信道号0x1F的MS_T120信道对象。由于该对象空间已经释放过,这里再次调用IcaFreeChannel()函数执行清理操作,其中ExDeleteResourceLite()会引用该对象的成员数据而触发UAF漏洞。

2.2 调试过程

下图是漏洞补丁修复前后对比图:

关键的修改是针对_IcaBindChannel()函数的调用前增加了一个条件判断,判断的内容是stricmp() 返回值,也就是字符串是否相等。

而以字面意思解读icaFindChannelByName(), 就是以名字查找信道。下图为该函数的实现,通过遍历列表,可以确定的是信道对象中偏移0x94的位置就是信道名称。

回过头来看漏洞补丁的代码,实际上打过补丁后,在调用icaBindChannel()函数的之前,也是进行信道名称的判定,当信道名称为”MS_T120” 的时候,后续调用icaBindChannel()的第三个参数,强制改为0x1F。

这里看一看icaBindChannel()函数的实现,关键在第12行的代码中,会将传入该函数参数1的信道指针,写入一个内存地址中。显而易见的是,写入的地方是通过参数2及参数3计算得到。

实际上这个函数就是漏洞的关键,至于为什么关键,我们后面再谈。首先先介绍一下,引起UAF的对象指针是何时创建的。

早在前文已经介绍过, RDP协议定义静态虚拟信道,而名称为MS_T120的信道就是其中一个。MS_T120在RDP协议建立之初,就会由RDP服务端主动创建,本次漏洞引起UAF的对象指针就是MS_T120信道。termdd!icaCreateChannel()函数用于创建信道,在该函数设置断点,使用微软远程桌面连接工具连接并观察一下该信道建立的过程。

通过分析该函数代码可知,参数2偏移0xC的位置为信道名称。建立RDP连接,WinDbg停在IcaCreateChannel()处,其参数中的名称正是MS_T120

进一步跟踪该函数,进入了关键函数_IcaAllocateChannel(),如下图,该函数首先调用ExAllocatePoolWithTag()申请空间,之后就是对象成员初始化工作。

值得注意的是,在初始化完部分成员变量之后,又调用了icaBindChannel(), 在windbg中实时跟踪该调用

可以发现,此时的参数3为0x1F,此时调用icaBindChannel()将新创建的MS_T120信道放入数组下标0x1F的位置.

也就是说,MS_T120信道对象指针在RDP 连接创建的时候就会建立,并立即绑定到0x1F信道号中。这是该指针创建的地方,在这里还将该信道绑定到了0x1F信道号中。

此时回过头来看微软补丁修复的地方,未修复之前,程序代码在调用icaFindChannelByName()之后,紧接着调用icaBindChannel()将信道绑定到指定的信道号中。

在修复之后,会判断信道是否为MS_T120,如果是,将绑定的信道号重定向为0x1F,而不是用户指定的信道号。实际上UAF漏洞的关键就在这里,我们知道MS_T120信道在连接建立之初就已经和0x1F绑定,此时如果再次将MS_T120和另一个信道号绑定,在关键数组中就会存在2个指针值,也就是绑定了2次。

目前在GitHub上(https://github.com/n1xbyte/CVE-2019-0708/)有一份可以触发UAF导致蓝屏的POC,下面跟踪验证一下。

该POC使用Python编写,在ubuntu上安装python环境即可运行该POC

该POC通过发送MCS Connect Initial请求,触发RDP 服务端中icaBindVirtualChannel()中引发UAF漏洞的代码。

继续单步走观察调用_IcaBindChannel()时的信道号,下图可见此时信道号为3.此时会将MS_T120信道与POC中指定的3号信道号绑定。

之后该POC会发送数据包通知RDP服务端断开3号信道的连接,这将会引发服务端调用icaFreeChannel(), 该函数会调用ExFreePoolWithTag() 释放空间。

之后POC通知RDP Sever关闭RDP连接,而在关闭连接的时候,会触发默认的位于下标0x1F的信道释放操作,如下图所示(图片为多次调试所截取,其中关键指针值不同不要引起疑惑):

这里继续单步走,可以发现触发了内核异常。

F5继续运行系统,引发蓝屏了。显示如下

经过智能分析后如下,核心原因则是0x83e9b362处的代码对ecx保存的内存地址进行了写,可以看到的是,当时的ecx为0,根据异常类型表示,当前IRQL无法对0地址进行读写

仔细看下2张图可以发现,ecx 来源于edi,而edi 是icaFreeChannel()的传入参数,也就是待释放的信道对象指针。已释放的指针被再次引用,所以导致了漏洞

如下图所示:这里引用的来源即icaFreeChannel()中调用的ExDeleteResouceLite(),在释放信道对象之前,会使用该对象的一些数据。

至此,调试过程结束

 

0x03 结语

通过以上的分析可知,MS_T120信道被绑定两次(一次由RDPserver创建并绑定,第二次由我们发送数据包绑定)。由于信道绑定在两个不同的ID下,我们得到两个独立的引用。

当使用其中的一个引用来关闭信道时,将删除该引用,信道对象也将释放。但是,另一个引用仍然存在。如果我们可以在第一次释放信道对象空间之后,通过内核POOL喷射,获得在该信道对象填充自定义数据的能力,在第二次调用IcaFreeChannel()进行空间释放时,由于该函数会引用已被控制的内核对象,就有机会造成读写任意内核地址进而达到任意代码执行的目的。

天融信阿尔法实验室成立于2011年,一直以来,阿尔法实验室秉承“攻防一体”的理念,汇聚众多专业技术研究人员,从事攻防技术研究,在安全领域前瞻性技术研究方向上不断前行。作为天融信的安全产品和服务支撑团队,阿尔法实验室精湛的专业技术水平、丰富的排异经验,为天融信产品的研发和升级、承担国家重大安全项目和客户服务提供强有力的技术支撑。

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