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CVE-2021-33739&CVE-2021-26868 内核漏洞分析

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CVE-2021-33739

漏洞简介

释放CInteractionTrackerMarshaler对象时，只是清除了objChannel保存的对象数组指针，但是没有清除CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler对象指向CInteractionTrackerMarshaler地址的指针，导致UAF漏洞。
近年来dwm组件相关的漏洞被频繁爆出，但是笔者没发现有一篇较为详细的从poc到利用，较为完整的分析文章，因此决定用最新的一枚dwm模块漏洞来分析，篇幅较长，望耐心看完

漏洞分析

该漏洞为UAF类型的漏洞，顾名思义，User After Free，要想触发漏洞需要重点观察的地方有两点

  • 找到free对象的地方
  • free之后再次访问被free掉对象的地方

正常情况

申请一个CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler对象，两个CInteractionTrackerMarshaler对象，并将CInteractionTrackerMarshaler绑定到CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler上面

调用SetResourceBufferProperty之前，可以看到CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler对象0x38处为空

调用SetResourceBufferProperty之后，发现看到CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler对象0x38处存放了一个指针，该指针指向的一个数组，数组保存着两个被绑定的CInteractionTrackerMarshaler对象，且两个CInteractionTrackerMarshaler对象0x190处存放这引用自己的对象，也就是CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler对象

绑定之后，我们手动释放两个CInteractionTrackerMarshaler对象，下图为释放之前，可以看到是Allocated状态

下图为释放之后，可以看到是已经是Free状态了，且其父对象（其引用对象CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler）的0x38处保存的指针不变，但是指向的内容确已经清空

漏洞场景

漏洞场景较正常情况，只是多了一步，那就是在手动释放之前，将构造szBuffer[2]的值改为0并调用SetResourceBufferProperty

第二次调用SetResourceBufferProperty之前，可以看到情况与正常情况下一致

key

第二次调用SetResourceBufferProperty之后，我们发现两个CInteractionTrackerMarshaler对象的0x190处的父对象被填为空了，也就是这两个对象当前没有被其他对象引用

CInteractionTrackerMarshaler释放之前，可以看到CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler对象0x38处的指针，指向的数组如下

且CInteractionTrackerMarshaler释放之后，可以看到CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler对象0x38处的指针，指向的数组并没有被清空，这就导致了父对象0x38偏移处保持了两个已经被释放的对象

why

对比正常情况和漏洞场景我们发现，只是简单的调用了一次SetResourceBufferProperty，且设置不了不同的szBuffer，怎么就会不一样了?IDA中观看SetResourceBufferProperty更加直观一点，我们可以看到 v9 = (_DWORD )(szBuff + 8)

后续对v9进行了判断，如果v9为空，那么则会调用RemoveBindingManagerReferenceFromTrackerIfNecessary函数，该函数将会将把CInteractionTrackerMarshaler对象0x190处置空

在之后构造nCmdReleaseResource，进行释放资源时最终会调用到DirectComposition::CApplicationChannel::ReleaseResource函数，最终调用到DirectComposition::CInteractionTrackerMarshaler::ReleaseAllReferences函数，该函数最终会对CInteractionTrackerMarshaler对象0x190处做解析，如果这里为空则不会释放其父对象CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler偏移0x38处的指针，因此在我们第二次调用SetResourceBufferProperty后，给我们保留了一个不正常的CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler对象（对象0x38偏移处保存了两个已经被释放的对象）

漏洞触发

在漏洞分析部分我们已经找到free对象的地方，现在我们迫切的需要一个能访问到被释放对象的函数

可以看到CInteractionTrackerMarshaler对象0x18处为我们指定的HANDLE标识

我们回头继续看SetBufferProperty函数,该函数第一个参数为objCInteractionTrackerBindingManagerMarshaler，第二个参数为objChannel

经过对objChannel的逆向，其结构体部分内容如下

通过handle为索引通过obChannle偏移0x38处，获取对应的CInteractionTrackerMarshaler对象 ，以下简称为A对象和B对象

我们可以看到v21是从数组里面取出来的第一个CInteractionTrackerMarshaler对象，这里会分别对比A对象的handle和从数组里取出来第一个对象的handle，以及B对象的handle和从数组里取出的第二个对象的handle进行对比，如果一样，则只是设置szBuffer[2]的内容到数组中

那么我们在CInteractionTrackerMarshaler对象被释放后，构造Fake_CInteractionTrackerMarshaler对象,使其handle分别为0x4和0x5，占用原先的内核地址空间

然后在创建handle为4和5的CInteractionTrackerMarshaler对象，最后调用NtDCompositionCommitChannel函数去触发BSOD

BSOD内容，现在我们已经有了free之后再次访问被free掉对象的地方。win32kbase!DirectComposition::CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler::EmitBoundTrackerMarshalerUpdateCommands+0x4f

漏洞利用

要想成功利用漏洞则要具备WWW条件，Write What Where

我们要寻找写入点，写什么，写到哪

通过漏洞触发，我们锁定到了UAF中的Use部分，指向数组的指针偏移为0x10处不能为0,否则来不到调用处，因此之前我们最后一次调用SetResourceBufferProperty设置的szBuffer[2]为0xffff。

由下图我们可以看到在取出objCInteractionTrackerMarshaler对象，先取出objCInteractionTrackerMarshaler对象0x0处的内容，改地址为虚表指针，再取出虚表0x50处的函数进行调用

我们可以通过映射0xffffffff位置，构造一个虚表，在虚表0x50处放入我们想要调用的函数

通常我们要用到一些小函数实现任意写，内核中就有这么一个函数SeSetAccessStateGenericMapping，该函数会将rdx放到[rcx+0x48]+0x8处

由此Fake_CInteractionTrackerMarshaler的0x48处为我们的 where，rdx为我们的what，Palette对象（Fake_CInteractionTrackerMarshaler）构造如下，Fake_CInteractionTrackerMarshaler的0x0处为映射的0xffffffff指针，Fake_CInteractionTrackerMarshaler的0x018处为handle，Fake_CInteractionTrackerMarshaler的0x48处为where，objChannel+0xb8处为what，该地址保存着这样一个值为0x000000000000000~0xffff….，但是我们是一个16字节的写，至此我们有了一个任意16字节内存破坏的利用链

where的选取

每个线程都有自己的_KTHREAD，该结构体部分截图如下，我们可以尝试将where定位在PreviousMode附近，该字段表示当前线程的当前模式，1为usermode，0为kernelmode，我们只要将PreviousMode改为0，即可利用kernelmode的权限进行一下API的操作，这些API在kernelmode下有更多的权限，从而导致LPE

EXP完整利用过程

漏洞利用第一步，释放对象

为了利用漏洞我们首先先利用nCmdCreateResource创建3个对象，分别为一个CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler和两个CInteractionTrackerMarshaler。并将handle为2 和 3的CInteractionTrackerMarshaler对象绑定到CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler上,将handle为4 和5的CInteractionTrackerMarshaler对象留着备用

为了创建上述对象，需要调用内核态函数NtDCompositionProcessChannelBatchBuffer数，该函数内部由DirectComposition::CApplicationChannel::ProcessCommandBufferIterator分发，当为nCmdCreateResource时则会调用DirectComposition::CApplicationChannel::CreateResource函数

DirectComposition::CApplicationChannel::CreateResource函数内部继续调用CreateInternalResource进行不同资源的创建，分别会于win32kbase!DirectComposition::CApplicationChannel::CreateInternalResource+0x9c453以及win32kbase!DirectComposition::CApplicationChannel::CreateInternalResource+0x9c479分别申请 CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler对象、CInteractionTrackerMarshaler对象

动态创建对象，用windbg下如下断点，其中伪寄存器$t1的值为当前进程的EPROCESS，可以看到下图所示，我们分别打印出了这些被创建对象的内核地址空间

ba e1 win32kbase!DirectComposition::CApplicationChannel::CreateInternalResource+0x9c453 ".if $proc==$t1 {.printf \"申请的CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler对象 地址为=%p\\r\\n\",@rax;gc} .else{.printf \"pass\\r\\n\" ;gc}"
ba e1 win32kbase!DirectComposition::CApplicationChannel::CreateInternalResource+0x9c479 ".if $proc==$t1 {.printf \"申请的CInteractionTrackerMarshaler对象 地址为=%p\\r\\n\",@rax;gc} .else{.printf \"pass\\r\\n\" ;gc}"
ba e1 win32kbase!NtDCompositionProcessChannelBatchBuffer+0x1a1 ".if $proc==$t1 {.printf \"消息分发\\r\\n\"} .else{.printf \"pass\\r\\n\" ;gc}"

创建之后，构造MappedAddress，设置nCmdSetResourceBufferProperty，并调用NtDCompositionProcessChannelBatchBuffer，将hande为2和3的对象绑定到CInteractionTrackerMarshaler对象绑定到CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler上，从下图可以看到绑定之前和绑定之后在CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler内核地址空间偏移0x38处保存了一个指针，该指针指向一个数组，数组中的值分别为之前被绑定的CInteractionTrackerMarshaler对象

再次构造MappedAddress，设置nCmdSetResourceBufferProperty，并调用NtDCompositionProcessChannelBatchBuffer，这次较上次调用的区别如下红色框

可以看到handle为2和3的CInteractionTrackerMarshaler对象，分别简称为A，B对象。在调用SetBufferProperty函数之前，其父对象（引用该对象的对象）都为绑定的CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler对象

通过将szBuff[3]设置为0x00，调用SetBufferProperty函数之后，可以看到其父对象（引用该对象的对象）已经为空

继续构造MappedAddress，设置nCmdReleaseResource，并调用NtDCompositionProcessChannelBatchBuffer，在调用之前可以看到CInteractionTrackerMarshaler对象依旧是Allocted状态

在调用之前可以后CInteractionTrackerMarshaler已经变为了Free状态

释放之后回到应用态是用大量的Palette对象占用该地址空间

可以看到由win32k类型的Palette对象成功占位

可看到我们构造的Fake_CInteractionTrackerMarshaler（Palette）对象，成功占位

继续用用两个handle分别为0x4和0x5的对象，并将szBuff[2]设置为0xffff ，构造MappedAddress

调用SetBufferProperty可以看到原先的CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler这个对象偏移0x38处并未被填空，其保存的指针依旧为指向一个数组，内容为原先的handle为两个已经释放掉的CInteractionTrackerMarshaler对象，

在占位到CInteractionTrackerMarshaler对象后，我们紧接着调用NtDCompositionCommitChannel函数，最终调用DirectComposition::CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler::EmitBoundTrackerMarshalerUpdateCommands函数

利用构造的虚假虚表，调用SeSetAccessStateGenericMapping函数

SeSetAccessStateGenericMapping会进行十六字节的写操作

替换之前PreviousMode为1

替换后PreviousMode为0

接着就是注入Winlogon进程，成功获取system权限

 

附录

分析中用到的exp地址

https://github.com/mavillon1/CVE-2021-33739-POC

实验环境为

windows 10 1909 x64

原exp公开的时期为2021年4月份，其实包含了两个漏洞，exp作者应该也不知道，微软也不知道，微软只修复了内核中的漏洞，并没有修复应用层的漏洞，应用层漏洞的触发只需要szBuffer[0]和szBuffer[1]中的保存的handle一样即可。