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关于微软Windows远程内核崩溃漏洞CVE-2018-1040的详细分析

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在2018年1月底，FortiGuard Labs团队在微软Windows中发现了一个远程内核崩溃漏洞，并按照Fortinet公司负责任的披露流程向微软进行了报告。6月12日，微软发布了一份包含此漏洞修复程序的公告，并将其标识为CVE-2018-1040。

这个漏洞存在于微软Windows代码完整性内核模块“ci.dll”中。所有流行的Windows版本都受到影响，包括Windows 10、Windows 7、Windows 8.1、Windows Server 2008、Windows Server 2012和Windows Server 2016。

漏洞可以通过在网站或SMB共享远程下载一个精心制作的.DLL或.LIB文件到Windows上来触发。当使用IE或Edge下载文件并保存时，将执行Windows内核指针解引用到无效地址。因此，会发生Windows Bugcheck（内核崩溃）。在Windows 10上，系统重新启动后，用户登录时会发生内核崩溃。这导致Windows 10内核的崩溃出现无限循环。

在这篇文章中，我将分享关于这个漏洞的详细分析。

 

分析

要重现此远程内核崩溃漏洞，你可以在Windows 10上打开IE或Edge，输入url http://192.168.0.111/poc.dll（它可以是托管PoC文件的任何URL），然后“在弹出窗口中选择“保存。当保存文件poc.dll时，可以看到Windows 10 Bugcheck（内核崩溃）。对于Windows 10中的内核崩溃，内核崩溃即使重新启动也会继续发生，这会导致Windows 10无法正常工作。对于用户，系统可能需要重新安装。

以下是发生崩溃时的调用堆栈。 

图1.发生崩溃时的调用堆栈

从上面的调用堆栈输出中，我们可以看到在调用函数“KERNELBASE!GetFileVersionInfoSizeExW”时会发生内核崩溃，然后调用函数“KERNELBASE!LoadLibraryExW”。最后，它会导致一个完整的内核崩溃。

当IE/Edge下载.dll或.lib文件并保存在磁盘上时，它将调用函数“KERNELBASE！GetFileVersionInfoSizeExW”来检索.dll/.lib的版本信息。想要获取.dll/.lib的版本信息，它会调用函数“KERNELBASE!LoadLibraryExW”以加载dwFlags等于0x22的.dll/.lib文件。在微软MSDN中搜索，我们可以看到dwFlags 0x22是“LOAD_LIBRARY_AS_DATAFILE(0x00000002)”和“LOAD_LIBRARY_AS_IMAGE_RESOURCE(0x00000020)”的组合。因此，IE/Edge会将下载的.dll /.lib文件加载为资源.dll/.lib和数据文件以检索相关信息。由于精心制作的poc.dll，在Windows 10发生内核崩溃后，即使重新启动也无法恢复系统。这是因为用户登录Windows时，会扫描IE/Edge临时目录中的.dll /.lib文件。

函数LoadLibraryExW加载精心制作的PoC文件poc.dll。当它处理SizeOfHeaders时，它会得到一个0x06的尺寸大小（这是一个精心制作的大小，正确的大小应该是0x200）。在计算CI.dll中的函数CI!CipImageGetImageHash中的sha1散列块大小时，会导致整数溢出。溢出的块大小是0xfffffeb6。通过调用函数CI!SymCryptSha1AppendBlocks，计算得到溢出块的大小为0xfffe7a。由于制作的sha1块尺寸过大，导致大循环和内核内存读访问冲突。因此，会发生Windows Bugcheck（内核崩溃）。 

图2.包含精心制作的SizeOfHeaders的poc.dll

通过你想工程和跟踪，我们可以看到函数_CipImageGetImageHash的调用导致一个sha1块大小整数溢出。

 PAGE:85D15618 _CipImageGetImageHash@36 proc near ; CODE XREF:

......
PAGE:85D1571F mov edx, edi
PAGE:85D15721 mov ecx, [ebp+arg_4]
PAGE:85D15724 call _HashpHashBytes@12 ; HashpHashBytes(x,x,x)
PAGE:85D15729 lea edx, [esi+0A0h]
PAGE:85D1572F
PAGE:85D1572F loc_85D1572F: ; CODE XREF: CipImageGetImageHash(x,x,x,x,x,x,x,x,x)+CF↑j
PAGE:85D1572F mov edi, [ebp+arg_10]
PAGE:85D15732 mov eax, [edi+54h] ; -----> here [edi+54h] is obtained from poc.dll at offset 0x104, its value is 0x06.
PAGE:85D15735 sub eax, edx ; -----> here edx=83560150
PAGE:85D15737 add eax, [ebp+BaseAddress] ----> here [ebp+BaseAddress]=83560000
PAGE:85D1573A push eax ; ---------> So, after the above calculation, eax occurs integer subtraction overflow,result in eax=fffffeb6
PAGE:85D1573B mov ecx, [ebp+arg_4]
PAGE:85D1573E call _HashpHashBytes@12 ------> the function call chain finally results in a kernel crash
PAGE:85D15743 mov esi, [edi+54h] ;
PAGE:85D15746 mov [ebp+var_30], esi
In following function, an insufficient bounds check is performed:
.text:85D0368C @SymCryptHashAppendInternal@16 proc near
.text:85D0368C ; CODE XREF: SymCryptSha1Append(x,x,x)+10↑p
.text:85D0368C ; SymCryptMd5Append(x,x,x)+10↑p
.text:85D0368C
.text:85D0368C var_18 = dword ptr -18h
.text:85D0368C var_14 = dword ptr -14h
.text:85D0368C var_10 = dword ptr -10h
.text:85D0368C var_C = dword ptr -0Ch
.text:85D0368C var_8 = dword ptr -8
.text:85D0368C var_4 = dword ptr -4
.text:85D0368C Src = dword ptr 8
.text:85D0368C MaxCount = dword ptr 0Ch
.text:85D0368C
.text:85D0368C mov edi, edi
.text:85D0368E push ebp 
.text:85D0368F mov ebp, esp .
......
85D0372D mov ecx, [ebp+var_8]
.text:85D03730 mov edx, [ebp+var_18]
.text:85D03733 jmp short loc_85D0373B
.text:85D03735 ; ---------------------------------------------------------------------------
.text:85D03735
.text:85D03735 loc_85D03735: ; CODE XREF: SymCryptHashAppendInternal(x,x,x,x)+46↑j
.text:85D03735 ; SymCryptHashAppendInternal(x,x,x,x)+52↑j
.text:85D03735 mov ecx, [ebp+Src]
.text:85D03738 mov [ebp+var_8], ecx
.text:85D0373B
.text:85D0373B loc_85D0373B: ; CODE XREF: SymCryptHashAppendInternal(x,x,x,x)+A7↑j
.text:85D0373B cmp esi, [edx+18h] ; ----> here [edx+18h] equals 40h, esi equals fffffe7a, due to unsigned integer comparison, the crafted block size is not found
.text:85D0373E jb short loc_85D03769
.text:85D03740 mov edi, [edx+1Ch]
.text:85D03743 lea eax, [ebp+var_C]
.text:85D03746 push eax
.text:85D03747 push esi
.text:85D03748 mov esi, [edx+0Ch]
.text:85D0374B add edi, ebx
.text:85D0374D mov ecx, esi
.text:85D0374F call ds:___guard_check_icall_fptr ; _guard_check_icall_nop(x)
.text:85D03755 mov edx, [ebp+var_8]
.text:85D03758 mov ecx, edi
.text:85D0375A call esi 

随着sha1块的溢出，它最终调用了以下函数：

.text:85D01060 @SymCryptSha1AppendBlocks@16 proc near ; CODE XREF: SymCryptSha1Result(x,x)+40↑p
......
.text:85D010A4 mov eax, [ebp+arg_0] -----> here eax gets the overflowed sha1 block size= 0xfffffe7a
.text:85D010A7 mov [esp+0D0h+var_B4], edi
.text:85D010AB mov [esp+0D0h+var_C4], ecx
.text:85D010AF cmp eax, 40h
.text:85D010B2 jb loc_85D02507
.text:85D010B8 mov [esp+0D0h+var_58], ecx
.text:85D010BC mov ecx, [esp+0D0h+var_C0]
.text:85D010C0 mov [esp+0D0h+var_54], ecx
.text:85D010C4 lea ecx, [edx+8] ;
.text:85D010C7 shr eax, 6 -------> the overflowed block size is used as the following loop function counter
.text:85D010CA mov [esp+0D0h+var_60], esi
.text:85D010CE mov [esp+0D0h+var_5C], edi
.text:85D010D2 mov [esp+0D0h+var_68], ecx ;
.text:85D010D6 mov [esp+0D0h+var_50], eax -----> here is the loop counter
......
.text:85D01359 ror edx, 2
.text:85D0135C mov ecx, [ecx+28h]
.text:85D0135F bswap ecx
.text:85D01361 mov [esp+0D0h+var_6C], ecx
.text:85D01365 mov ecx, eax
.text:85D01367 rol ecx, 5
.text:85D0136A mov eax, edi
.text:85D0136C add ecx, [esp+0D0h+var_6C]
.text:85D01370 xor eax, edx
.text:85D01372 and eax, [esp+0D0h+var_C0]
.text:85D01376 xor eax, edi
.text:85D01378 add edi, 5A827999h
.text:85D0137E add eax, ecx
.text:85D01380 mov ecx, [esp+0D0h+var_68]
.text:85D01384 add eax, esi
.text:85D01386 mov esi, [esp+0D0h+var_C0]
.text:85D0138A mov [esp+0D0h+var_84], eax
.text:85D0138E ror esi, 2
.text:85D01391 mov ecx, [ecx+2Ch] ----> after a large loop call, here it results in a read access violation, so the bugcheck (kernel crash) occurs 
.text:85D01394 bswap ecx
.text:85D01396 mov [esp+0D0h+var_9C], ecx
.......
.text:85D024DD mov ecx, [esp+0D0h+var_68]
.text:85D024E1 mov [esp+0D0h+var_54], eax
.text:85D024E5 add ecx, 40h ----> memory access pointer increases 0x40 in each loop
.text:85D024E8 mov [esp+0D0h+var_C0], eax
.text:85D024EC mov eax, [ebp+arg_0]
.text:85D024EF sub eax, 40h
.text:85D024F2 mov [esp+0D0h+var_68], ecx
.text:85D024F6 sub [esp+0D0h+var_50], 1 ------> here the loop counter decreases by 1, not equaling 0, to continue the loop. Due to the overflowed large sha1 block size, here a large loop is executed.
.text:85D024FE mov [ebp+arg_0], eax
.text:85D02501 jnz loc_85D010DD
.text:85D02507

从上面的分析中可以看出，远程内核崩溃的根本原因是LoadLibraryEx函数无法正确解析精心制作的.dll/.lib文件作为资源和数据文件。当poc.dll包含精心制作的SizeOfHeaders值0x06（正确的值应为0x200）位于PoC文件中的偏移量0x104处时，会发生整数溢出。

精心制作的大小值会导致计算错误的sha1块大小（它会变成一个负值）。由于边界检查不足，sha1计算函数进入一个较大的循环，这会导致内存读取访问冲突。最后，发生系统Bugcheck（内核崩溃）。

 

解决方案

所有易受攻击的微软Windows用户都被鼓励升级到最新的Windows版本或应用最新的补丁。此外，已经部署了Fortinet IPS解决方案的组织已经通过以下签名保护不受此漏洞影响：

MS.Windows.Code.Integrity.Module.DoS

 

审核人：yiwang   编辑：边边