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Exchange漏洞分析（二）：反序列化代码执行漏洞（CVE-2021–42321）

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作者：雨夜

0x00前言

微软公布了一个反序列化代码执行漏洞，CVE-2021-42321，经过身份认证的攻击者可以通过EWS接口将payload写入UserConfiguration中，并通过GetClientAccessToken触发payload从而在目标服务器上执行代码。本篇通过对POC的跟踪分析漏洞的利用过程。

漏洞影响：

Microsoft Exchange Server 2019 CU10/CU11

Microsoft Exchange Server 2016 CU21/CU22

分析环境：

Server 2016

Exchange 2016 CU21 (由CU15升级到CU21)

 

0x01补丁查看

https://www.catalog.update.microsoft.com/Search.aspx?q=exchange%202016%20cu21

KB5007012 是在10月份发布的，通过两个补丁的对比查看修改了哪些文件。

使用Telerik 对比KB5007409、KB5007012 的不同，一共有几百个不同的DLL文件，为了快速找到漏洞点，搜索反序列化的关键字

Microsoft.Exchange.Compliance.dll中发现删除了几个class，

可以看到 TypedBinaryFormatter、TypedSerializationFormatter、TypedSoapFormatter这几个class里有反序列化的操作，同时在最新补丁中被删除。

 

0x02漏洞分析

网上已有payload，我们就利用payload分析漏洞的整个利用过程

dnSpy设置断点，附加到进程 w3wp.exe的MSExchangeServicesAppPool  中（如果不知道是哪个进程，可以将所有的w3wp.exe进程全部附加进去）

使用ysoserial构造反序列化数据，gadget 使用 TypeConfuseDelegate

运行payload，断点停住

调用堆栈如下：

漏洞调用链

进入LoadMasterTable，解析UserConfiguration 的信息（UserConfiguration可以通过EWS接口操作）

通过 参数 configName，configType，folderId获取对应配置信息

参数值如下

接着进入Microsoft.Exchange.Data.ApplicationLogic.Extension.OrgExtensionSerializer 类中对userConfiguration进行反序列化操作

Microsoft.Exchange.Data.ApplicationLogic.Extension.OrgExtensionSerializer

首先将配置信息实例化成一个 stream对像，

Microsoft.Exchange.Data.ApplicationLogic.Extension.OrgExtensionSerializer

其中formatter是IClientExtensionCollectionFormatter的实例化对象，

调用IClientExtensionCollectionFormatter.Deserialize函数

Microsoft.Exchange.Data.ApplicationLogic.Extension.ClientExtensionCollectionFormatter

接着将steam内容传入TypeBinaryFormatte.DeserializeObject中，执行反序列化

Microsoft.Exchange.Compliance.Serialization.Formatters.TypedBinaryFormatter

调用 TypeBinaryFormatter类的Deserialize 方法，创建一个ChainedSerializationBinder对象

Microsoft.Exchange.Diagnostics.ExchangeBinaryFormatterFactory

传入allowList参数是一个白名单列表，内容如下：

白名单中允许使用System.DelegateSerializetionHolder

ChainedSerializationBinder实现方法如下

Microsoft.Exchange.Diagnostics.ChainedSerializationBinder

其中定义了一个gadget黑名单列表，包含了常用的gadget

但由于开发者的失误，导致其中一个gadget黑名单没有生效，正确的写法是System.Security.Claims.ClaimsPrincipal ，所以我们可以利用这个gadget进行反序列化攻击。

objectReader初始化后，调用ObjectReade.Deserialize方法

System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary.BinaryFormatter

接着会有一个白名单和黑名单的验证，如果不合法直接抛出异常

Microsoft.Exchange.Diagnostics. ChainedSerializationBinder

验证通过后，经过一系列操作进入System.Collections.Generic.SortedSet.OnDeserialization中，获取array的值并进行Add操作

System.Collections.Generic.SortedSet.OnDeserialization

在Add函数里，会对array中的两个元素进行Compare（System.Collections.Generic.ComparisonComparer）操作      

Compare的过程中会调用System.Diagnostics.Process创建进程，从而执行命令。

payload分析：

利用EWS（Exchange Web Service微软提供的一个访问Exchange资源的接口）写入用户配置信息，写入的时候将payload写进去；写入前需要先将旧的配置信息删掉，删除的时候需要传入参数folderId的值； 这个值可以通过 GetFolder  获取 ；最后利用GetClientAccessToken 触发反序列化

1)     GetFolder

2)     DeleteUserConfiguration

3)     CreateUserConfiguration（写入生成的序列化数据）

从官方文档可知 UserConfigurationType有5中类型，由于反序列化数据是流式的，所以使用BinaryData。

4)     GetClientAccessToken

运行结果如下：

注：另一个gadget，System.Security.Claims.ClaimsPrincipal经过测试也是可用的。

 

0x03解决方案

微软已经针对该漏洞发布了补丁，补丁链接：https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=103645

 

0x04参考链接：

https://peterjson.medium.com/some-notes-about-microsoft-exchange-deserialization-rce-cve-2021-42321-110d04e8852

https://gist.github.com/testanull/0188c1ae847f37a70fe536123d14f398

https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/office/developer/exchange-server-2010/dd899825(v=exchg.140)

https://docs.microsoft.com/zh-cn/exchange/client-developer/web-service-reference/userconfiguration

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