再谈CVE-2017-7047 Triple_Fetch和iOS 10.3.2沙盒逃逸

作者：蒸米

0x00 序
Ian Beer@google发布了CVE-2017-7047Triple_Fetch的exp和writeup[1]，chenliang@keenlab也发表了关于Triple_Fetch的分析[2]，但由于这个漏洞和exp有非常多的亮点，所以还剩很多可以深入挖掘的细节。因此，我们简单分析一下漏洞形成的原因，并具体介绍一下漏洞利用的细节，以及如何利用这个漏洞做到iOS 10.3.2上的沙盒逃逸。

0x01 CVE-2017-7047 Triple_Fetch漏洞形成的原因

因为chenliang对漏洞成因的分析非常详细，这里我就简单描述一下，因为使用XPC服务传输大块内存的话很影响效率，苹果为了减少传输时间，对大于0x4000的OS_xpc_data数据会通过mach_vm_map的方式映射这块内存，然后将这块数据的send right以port的方式发送到另一方。但这段内存的共享是基于共享物理页的方式，也就是说发送方和接收方会共享同一块内存，因此我们将数据发送以后再在发送端对数据进行修改，接收方的数据也会发生变化。

因此通过race condition，可以让接收端得到不同的数据（接收端认为是相同的数据），如果接收端没有考虑到这一点的话就可能会出现漏洞。比如我们刚开始让接收端获取的字符串是@”ABCD”（包括@和”），那么接收端会为这个字符串分配7个字节的空间。随后在进行字符串拷贝的时候，我们将字符串变为@"ABCDOVERFLOW_OVERFLOW_OVERFLOW"，接收端会一直拷贝到遇到”符号为止，这样就造成了溢出。

Triple_Fetch攻击所选择的函数是CoreFoundation里的___NSMS1()函数，这个函数会对我们构造的恶意字符串进行多次读取操作，如果在读取的间隙快速对字符串进行三次修改，就会让函数读取到不同的字符串，让函数产生判断失误，从而造成溢出并让我们控制pc，这也是为什么把这个漏洞称为Triple_Fetch的原因。下图就是攻击所使用的三组不同的字符串：

攻击所选择的NSXPC服务是“com.apple.CoreAuthentication.daemon”。对应的二进制文件是/System/Library/Frameworks/LocalAuthentication.framework/Support/coreauthd。原因是这个进程是root权限并且可以调用processor_set_tasks() API从而获取系统其他进程的send right[3]。下图是控制了pc后的crash report：

0x02 Triple_FetchJOP &ROP&任意代码执行
利用漏洞Triple_Fetch虽然可以控制pc，但是还不能控制栈，所以需要先做stack_pivot，好消息是x0寄存器指向的xpc_uuid对象是我们可以控制的：

因此我们可以利用JOP跳转到_longjmp函数作为来进行stack pivot，从而控制stack:

最终发送的用来做JOP的格式伪造的xpc_uuid对象如下：

控制了stack就可以很容易的写rop了。但是beer目标不仅仅是执行rop，它还希望获取目标进程的task port并且执行任意二进制文件，因此除了exp，攻击端还用mach msg发送了0x1000个带有send right的port到目标进程中：

这些port的mach msg在内存中的位置和内容如下（msgh_id都为0x12344321）：

随后，exp采用rop的方法对这些port进行遍历并且发送回发送端：

随后，攻击端会接收mach msg，如果获取到的msgh_id为0x12344321的消息，说明我们成果得到了目标进程的task port：

得到了task_port后，sploit()函数就结束了，开始进入do_post_exploit()。do_post_exploit()也做了非常多的事情，首先是利用coreauthd的task port以及processor_set_tasks()获取所有进程的task port。这是怎么做到的呢？

利用coreauthd的task port我们可以利用mach_vm_* API任意的修改coreauthd的内存以及寄存器，所以我们需要先开辟一段内存作为stack，然后将sp指向这段内存，再将pc指向我们想要执行的函数地址就可以让目标进程执行任意的函数了，具体实现在call_remote()中：

随后我们控制coreauthd依次执行task_get_special_port(), processor_set_default(), host_processor_set_priv(),processor_set_tasks()等函数，来获得所有进程的task port并返回给攻击端（具体实现在get_task_ports()）中。接着，攻击端会遍历这个列表并筛选出amfid，launchd，installd，springboard这四个进程的task port。然后利用之前patch amfid的技巧，对amfid打补丁。最后再启动debugserver。

其实这个exp不但可以执行debugserver，还可以用来在沙盒外执行任意的二进制文件。只要把pocs文件夹下的hello_world二进制文件替换成你自己的想要执行的二进制文件，编译安装后，点击ui中的exec bundle binary即可：

具体怎么做到的呢？秘密在spawn_bundle_binary()函数中，先在目标进程中调用chmod将bin改为0777，然后通过一系列的posix_spawn API（类似fork()）在目标进程中执行该bin文件。

沙盒外的代码执行提供了更多可以攻击内核的接口。并且可以读取甚至修改其他应用或者系统上的文件。比如，漏洞可以读取一些个人隐私数据（比如，短信，聊天记录和照片等）并发送到黑客的服务器上：

所以建议大家早日更新iOS系统到最新版本。

0x03 总结
本文介绍了beer发现的通用NSXPC漏洞。另外，还分析了iOS用户态上，用JOP做stack pivot以及利用ROP做到任意代码执行的攻击技术。当然，这些漏洞只是做到了沙盒外的代码执行，想要控制内核还需要一个或两个XNU或者IOKit的漏洞才行，并且苹果已经修复了yalu102越狱用的kpp绕过方法，因此，即使有了Triple_Fetch漏洞，离完成全部越狱还有很大一段距离。

0x04 参考文献
1、https://bugs.chromium.org/p/p...
2、http://keenlab.tencent.com/zh...
3、http://newosxbook.com/article...

英文版链接：https://jaq.alibaba.com/commu...

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