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【漏洞分析】SMBv3远程拒绝服务(BSOD)漏洞分析

http://p1.qhimg.com/t01b423f5feb09b1e6e.jpg

前言


我是菜鸟,大牛轻喷。

这个SMBv3漏洞是由lgandx爆出的一个未被微软修复的漏洞(暂未发布补丁),漏洞出来后我进行了一定的分析,花了很多时间,这个漏洞有一些意思,但是对于SMB的整个协议通信过程非常庞大,所以没有进行非常细致的跟踪,包括一些不透明的结构体让我感到晕头转向,但到最后还是有了一些结果。

这个SMB漏洞可以看作是被动的,需要用户主动去访问445端口才可以触发,而不像ms08067一样主动攻击别人,所以需要运行漏洞脚本在操作系统上。

终于赶在元宵节这天完成了这个任务,也在这里,祝大家元宵节快乐!

这个漏洞在twitter爆出来之后,很多老外也在微博下面问是否可以RCE,包括国内的预警中也有人问到。

http://bobao.360.cn/learning/detail/3451.html 

http://www.freebuf.com/vuls/126100.html 

那么很多人看到PoC中的关键部分,就会想:有填充数据,会不会是缓冲区溢出!

 ## Tree Connect
if data[16:18] == "\x03\x00":
head = SMBv2Header(Cmd="\x03\x00", MessageId=GrabMessageID(data), PID="\xff\xfe\x00\x00", TID="\x01\x00\x00\x00", CreditCharge=GrabCreditCharged(data), Credits=GrabCreditRequested(data), NTStatus="\x00\x00\x00\x00", SessionID=GrabSessionID(data))
t = SMB2TreeData(Data="C"*1500)#//BUG
packet1 = str(head)+str(t)
buffer1 = longueur(packet1)+packet1
print "[*]Triggering Bug; Tree Connect SMBv2 packet sent."
self.request.send(buffer1)
data = self.request.recv(1024)

答案是否定的,至少在我看来,大量的数据目的并非是为了填充缓冲区,而是为了绕过tcpip.sys的某处判断,从而进入漏洞出发的函数调用逻辑。

问题出现在smbv2后的一个特性Tree Connect,用来处理共享服务的特性,opcode:0x03,而整个问题,确是多个地方导致的。下面我们就一起来进入今天的旅程吧!

Github地址:https://github.com/lgandx/PoC/tree/master/SMBv3%20Tree%20Connect 


漏洞复现


首先,网上关于这个漏洞的触发方法有很多,比较通用的是twitter中某老外提到的Powershell的方法,最为简单,首先我们调试的环境是:Windows 10 x64 build 1607

http://p1.qhimg.com/t01ee9ad66a22624d87.png

接下来我们在kali2.0里运行漏洞脚本。

http://p5.qhimg.com/t01e939cd270e08f627.png

随后执行"dir \ip\PATH",漏洞触发,通过windbg双机联调,此时捕捉到了BSOD。

http://p5.qhimg.com/t0151e9c485e12024d0.png

可以看到提示此时问题出现在mrxsmb20.sys中,问题函数是Smb2ValidateNegotiateInfo,来看一下触发位置的代码。

kd> p
mrxsmb20!Smb2ValidateNegotiateInfo+0x17:
fffff803`1869c7d7 66394114        cmp     word ptr [rcx+14h],ax
kd> r rcx
rcx=0x00000000`00000000

此时rcx的值为0x0,是一处无效地址,因此这是由于空指针引用导致的BSOD,接下来继续执行可以看到Windows 10引发蓝屏。

http://p7.qhimg.com/t015fc54cfe76253230.png


回溯及数据包分析(important!)


我们来看一下mrxsmb20.sys关于Tree Connect特性的一些内容,代码逻辑相对简单。

http://p5.qhimg.com/t01b3fee1c54bdc2a53.png

可以看到执行到Smb2ValidateNegotiateInfo函数有两条逻辑调用,一个是Smb2TreeConnect_CopyData,一个是Smb2TreeConnect_Receive,这里我就把我回溯的结果和大家分享一下,首先,通过Smb2TreeConnect_Receive来接收smb的Tree Connect数据,这个是通过opcode来决定的。

正常情况下不会进入Smb2TreeConnect_CopyData,但一旦由不正常(后面会提到)数据包执行,则会在Receive之后进入CopyData函数的处理逻辑,从而引发漏洞。

这里数据包分析很关键,因为在漏洞触发过程中,就是由于数据包的问题导致的。

来看一下Smb最关键的这个数据包。

http://p1.qhimg.com/t01bed5a184a535aa23.png

来看一下Smb头部的协议格式。

http://p8.qhimg.com/t01cf0603104bb924e7.png

在协议格式中Opcode指示smb类型

http://p7.qhimg.com/t011bcee88968d78ae5.png

注意数据包中对应位置,opcode值是0x03,就是tree connect的处理。同时这里在后面分析中我们要用到,注意Data数据之前的长度。其中包含了NetBIOS Session Service 4字节,和 SMB2 Header + Tree Connect Body 80字节,以及 Data n字节。这个非常重要,后续分析我们会用到。


漏洞分析


刚开始,我天真的以为是CopyData引发的某些异常,后来发现我错了,其实这个漏洞可以看成利用tcpip.sys中的某些逻辑特性,以及mrxsmb20.sys中对于相关结构的检查不够严格导致的空指针引用BSOD,而整个漏洞形成,我是利用正常和不正常的对比才终于发现。在分析的过程中,大量不透明的结构体引用让我有点尴尬,期待更熟悉SMB的大牛能够继续丰富分析。

正常的SMB2 Tree Connect包是不会触发异常的。

http://p7.qhimg.com/t01a2fd94e4063d56fe.png

首先我们来看一下正常的逻辑调用,关键函数在tcpip.sys中的TcpDeliverDataToClient,这个函数负责处理接收到的数据包,在一个while(1)循环中。

char __fastcall TcpDeliverDataToClient(PKSPIN_LOCK SpinLock, KSPIN_LOCK *a2, _QWORD *a3, _QWORD **a4)
{
 while ( 1 )
  {
    ……
    v22 = (unsigned int)vars30;
    v23 = TcpIndicateData(v7, v6, v5, &v72);
    v24 = v71;
    if ( !(v6[3] + v6[4]) )
      break;
    ……

在这个循环中,刚进入循环位置有一个if语句,后面我们会提到,在接收到TreeConnect包之后,不会进入if语句,而是执行下面的函数调用,在TcpIndicateData函数内部会调用到之前提到的Smb2TreeConnect_Receive,注意这一切现在都是在我们发送一个正常数据包时完成的。(接下来我们会分析到为什么是正常的)

在这个函数入口下条件断点。

kd> bp tcpip!TcpDeliverDataToClient ".if(poi(rbx+20)==0x1E4){;}.else{g;}"
kd> g
tcpip!TcpDeliverDataToClient:
fffff801`f18017a0 4055            push    rbp
kd> dd rbx+20 L1
ffffb304`06865c58  000001e4

命中时,rbx会存放一个结构体,这个结构体按照IDA的反馈来看是一个KSPIN_LOCK自旋锁,windows内核同步处理的一种机制,这个暂且不管,注意一下rbx结构体+20位置的值,是1e4,这个值转换成10进制就是484,正好是我们发送的400个C的Data数据加刚才我们提到的头部84字节的长度。

接下来进入TcpIndicateData函数后会命中Smb2TreeConnect_Receive函数开始进行接收处理。

kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x209:
fffff801`f18019a9 e8e2810100      call    tcpip!TcpIndicateData (fffff801`f1819b90)
kd> dd rbx
ffffb304`06865c38  aa9ce398 fffff801 00000000 00000000
ffffb304`06865c48  00000000 00000000 00000000 00000000
ffffb304`06865c58  000001e4 00000000 00000000 00000000
ffffb304`06865c68  00000000 00000000 00000000 00000000
ffffb304`06865c78  06865c60 ffffb304 00000000 00000000
ffffb304`06865c88  00000000 00000000 00000000 00000000
ffffb304`06865c98  00000000 00000000 00000000 00000000
ffffb304`06865ca8  00000000 00000000 00000000 00000001
kd> p
Breakpoint 1 hit
mrxsmb20!Smb2TreeConnect_Receive:
fffff801`f3fbc4b0 48895c2420      mov     qword ptr [rsp+20h],rbx

处理过程很长,这里我直接略过,在处理结束后会多层ret后返回到TcpDeliverDataToClient函数中,仍然处于while循环中。

kd> bp tcpip!TcpIndicateData+0x268
kd> g
Breakpoint 3 hit
tcpip!TcpIndicateData+0x268:
fffff80a`72c39df8 c3              ret
kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x20e:
fffff80a`72c219ae 833defa51a0001  cmp     dword ptr [tcpip!MICROSOFT_TCPIP_PROVIDER_Context+0x24 (fffff80a`72dcbfa4)],1
kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x215:
fffff80a`72c219b5 448bf0          mov     r14d,eax

这里我列举一下返回过程的逐层调用逻辑,因为kb回溯不到。Smb2TreeConnect_Receive -> SmbReceiveInd -> VctIndRecv -> SmbWskReceiveEvent -> afd!WskProTLEventReceive -> tcpip!TcpIndicateData -> tcpip!TcpDeliverDataToClient。

接下来就是关键了,首先会执行一处sub汇编指令。

kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2b9:
fffff80a`72c21a59 48297b20        sub     qword ptr [rbx+20h],rdi
kd> r rdi
rdi=00000000000001e4
kd> dd rbx+20 L1
ffffc10c`9fe79e78  000001e4

这个相减之后,会将rbx结构体对应的长度变成0,随后,会到达一处cmp操作,这处cmp操作会将这个值作为一个判断条件。

kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2de:
fffff80a`72c21a7e 4c896b48        mov     qword ptr [rbx+48h],r13
kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2e2:
fffff80a`72c21a82 488b4320        mov     rax,qword ptr [rbx+20h]
kd> dd rbx+18 L1
ffffc10c`9fe79e70  00000000
kd> dd rbx+20 L1
ffffc10c`9fe79e78  00000000
kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2e6:
fffff80a`72c21a86 48034318        add     rax,qword ptr [rbx+18h]
kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2ea:
fffff80a`72c21a8a 0f858dfeffff    jne     tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x17d (fffff80a`72c2191d)
kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2f0:
fffff80a`72c21a90 48837e2000      cmp     qword ptr [rsi+20h],0

来看一下这一段伪代码。

while ( 1 )
  {
      v70 = v10;
      v69 = TcpSatisfyReceiveRequests(v7);
    if ( v24 >= v23 )
    {
    }
        else
    {
      v25 = (char *)ReceiveDpcTable + 24 * v21;
      v26 = v23 - v24;
      v27 = v7[2];
      v70 = v26;
      *(_QWORD *)(*(_QWORD *)(v27 + 128) + (v21 << 7) + 56) -= v24;
      v28 = *((_DWORD *)v25 + 5);
      if ( v28 & 1 )
        *((_DWORD *)v25 + 5) = v28 | 4;
      else
        TcpStartRcvWndTuningTimer(vars38);
      v6[4] -= v26;
      v29 = v6[9];
      v6[3] = 0i64;
      if ( v26 + v29 )
      {
        TcpAdvanceTcbRcvWnd(v7, (unsigned int)(v26 + *((_DWORD *)v6 + 18)));
        v6[9] = 0i64;
      }
      else
      {
        v6[9] = 0i64;
      }
    }
    if ( !(v6[3] + v6[4]) )
      break;

在伪代码最后的位置,会对两个值进行判断,如果两个值之和为0,则条件成立,程序会跳出循环,刚才的跟踪我们可以发现,v6就是结构体,v6[4]的值来源于它自身减v26,而v26就是它自身,最后它的值为0,而刚才跟踪v6[3]的值也为0(如果知道结构体就好清楚v6到底是什么了T.T)。

经过对比调试,发现在正常的处理SMB Tree Connect包和触发BSOD的不正常情况下有一处关键的跳转逻辑,这里是一处if语句判断,成立则break跳出while循环,不成立,会继续执行。

http://p1.qhimg.com/t01373176a83a7d55b7.png

那么不正常的情况呢?之前的处理和之前的分析一样,我们加大Data的值到1200,但是在返回后。

kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2b9:
fffff80a`72c21a59 48297b20        sub     qword ptr [rbx+20h],rdi
kd> r rdi
rdi=0000000000000404
kd> dd rbx+20
ffffc10c`a0643e78  00000504

显而易见,在我们加大Data长度的时候,到相减位置结构体对应位置的值是504,也就是1284,正好是Data的长度1200字节 + 刚才分析到的84字节,而此时rdi的值只有0x404,也就是944长度,这是一个Max值,如果Data长度超过0x404,这里会认为还有数据,因此相减后v6[4]的值不为0。

也就是说在SMB Tree Connect数据交互过程中,TcpDeliverDataToClient中关于这个地方的逻辑处理是,会根据数据包的长度,如果数据包长度小于0x404,则相减时v26的值是长度本身,然后会break。如果数据包长度大于0x404,则v26的值为max值,也就是0x404,相减不为0,则不会break。

kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2bd:
fffff80a`72c21a5d 4533ed          xor     r13d,r13d
kd> dd rbx+20
ffffc10c`a0643e78  00000100

这造成了一个问题,就是刚才到的break位置由于v6[4]不为0,所以不执行break,而是进入后续的处理。

kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2e2:
fffff80a`72c21a82 488b4320        mov     rax,qword ptr [rbx+20h]
kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2e6:
fffff80a`72c21a86 48034318        add     rax,qword ptr [rbx+18h]
kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2ea:
fffff80a`72c21a8a 0f858dfeffff    jne     tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x17d (fffff80a`72c2191d)
kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x17d:
fffff80a`72c2191d 49833f00        cmp     qword ptr [r15],0
kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x181:
fffff80a`72c21921 0f85e9010000    jne     tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x370 (fffff80a`72c21b10)

接下来,程序会回到while入口位置,接下来会进入之前提到没有进入的if语句处理,这是由于刚才没有break结束循环的原因,此时会进入if语句的处理,函数中所调用的函数都是Complete,猜测都是和结束数据包相关处理有关。

kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x1c1:
fffff80a`72c21961 e99bfeffff      jmp     tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x61 (fffff80a`72c21801)
kd> p
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x61:
fffff80a`72c21801 48837b0800      cmp     qword ptr [rbx+8],0
kd> dd rbx+8
ffffc10c`a0643e60  9d8c2fa0 ffffc10c 9d8c2fa0 ffffc10c

来看一下这个if语句。

  while ( 1 )
  {
    if ( v6[1] )
    {
      if ( !*v5 )
        break;
      v9 = v6[1];
      v10 = v6[2];
      *((_BYTE *)v6 + 98) &= 0xFEu;
      v69 = v9;
      v6[1] = 0i64;
      v6[2] = 0i64;
      v11 = vars30;
      v71 = v10;
      LODWORD(v12) = TcpSatisfyReceiveRequests(v7, 0, (__int64)v6, vars30, v5, &v69, &v66);
     }
   }

在这个if语句中,会调用TcpSatisfyReceiveRequests函数,这个函数中第六个参数,也就是v69是很关键的,这个值决定了后面的空指针引用,接下来进入这个函数。

int __fastcall TcpSatisfyReceiveRequests(PKSPIN_LOCK SpinLock, char a2, __int64 a3, signed int a4, __int64 *a5, __int64 *a6, _DWORD *a7)
{
      v8 = *a5;
  v95 = SpinLock;
  v9 = *a6;                                     // RBP+148
      v38 = *(_QWORD *)(v9 + 48);
      v39 = *(_QWORD *)(v9 + 56);
      v40 = *(_QWORD *)(v9 + 8);
      v41 = *(_QWORD *)(v9 + 72);
      v93 += v38;
      v99 += *(_QWORD *)(v9 + 40);
      v42 = *(_QWORD *)v9;
      _guard_dispatch_icall_fptr(v40, 0i64, v38, v39);// call WskProTLReceiveComplete

这个函数中的_guard_dispatch_icall_fptr调用了WskProTLreceiveComplete函数,而v40参数和v9结构体有关,v9是由传入第六个参数,也就是刚才提到的v69有关,v69又来自于v6[1],而这个结构体是和Complete有关,但是在TreeConnect数据包中却没有对这个结构体进行赋值。

随后在WskProTLReceiveComplete中,会将rcx,也就是第一个参数v40,进行传递(64位Windows系统中,参数传递通过寄存器,第一个参数是rcx,第二个是rdx,第三个是r8,第四个是r9)。在后面的分析中,省略了无关的汇编过程,只留关键的给大家分享。

kd> p
afd!WskProTLReceiveComplete+0x34:
fffff80a`7365aa84 488bd9          mov     rbx,rcx
…………
kd> p
afd!WskProTLReceiveComplete+0x8e:
fffff80a`7365aade 488bcb          mov     rcx,rbx
kd> r rbx
rbx=ffffc10ca01ba010
kd> p
afd!WskProTLReceiveComplete+0x91:
fffff80a`7365aae1 ff15512d0200    call    qword ptr [afd!_imp_IofCompleteRequest (fffff80a`7367d838)]

经过一系列传递后,这个第一个参数会直接传给IofCompleteRequest函数,这个函数是irp完成函数,其实是一个中间过程,同步irp完成,后面就是善后工作。

在函数中,参数继续传递。

kd> p
nt!IopfCompleteRequest+0xb:
fffff800`9464b81b 4881ec00010000  sub     rsp,100h
kd> p
nt!IopfCompleteRequest+0x12:
fffff800`9464b822 488bd9          mov     rbx,rcx
…………
kd> p
nt!IopfCompleteRequest+0x109:
fffff800`9464b919 488bd3          mov     rdx,rbx
kd> p
nt!IopfCompleteRequest+0x10c:
fffff800`9464b91c 488bce          mov     rcx,rsi
kd> p
nt!IopfCompleteRequest+0x10f:
fffff800`9464b91f ff5735          call    qword ptr [rdi+35h]
kd> t
Breakpoint 0 hit
mrxsmb!SmbWskReceiveComplete:
fffff80a`731d6950 48895c2408      mov     qword ptr [rsp+8],rbx

在IofCompleteRequest函数中,会有一处调用回到SmWskReceivComplete函数,而结构体会交给rdx,也就是第二个参数进入这个函数。随后这个参数会连续传递。先来看一下之前的堆栈回溯。

kd> kb
RetAddr           : Args to Child                                                           : Call Site
fffff800`9464b922 : 00000000`00000000 00000000`00000000 00000000`00000000 00000000`00000000 : mrxsmb!SmbWskReceiveComplete
fffff80a`7365aae7 : 00000000`00000000 00000000`00000000 00000000`00000000 00000000`00000000 : nt!IopfCompleteRequest+0x112
fffff80a`72c60d9d : fffff800`963d54a8 ffffc10c`9ed02780 fffff800`963d54b0 fffff800`963d547c : afd!WskProTLReceiveComplete+0x97
fffff80a`72c21860 : 00000000`00000002 ffffc10c`a0643d00 00000000`00000007 00000000`00000000 : tcpip!TcpSatisfyReceiveRequests+0x3cd
00000000`00000000 : 00000000`00000000 00000000`00000000 00000000`00000000 00000000`00000000 : tcpip!TcpDeliverDataToClient+0xc0

之后参数会连续进行传递,首先会把当前rdx+b8存放的值交给r14,之后把r14+40位置的值交给r8,最后引用的就是r8+98位置的值。

kd> p
mrxsmb!SmbWskReceiveComplete+0x1d:
fffff80a`731d696d 488bda          mov     rbx,rdx
kd> p
mrxsmb!SmbWskReceiveComplete+0x20:
fffff80a`731d6970 4c8bb2b8000000  mov     r14,qword ptr [rdx+0B8h]
…………
kd> p
mrxsmb!SmbWskReceiveComplete+0x7f:
fffff80a`731d69cf 4d8b4640        mov     r8,qword ptr [r14+40h]//1
kd> dd r14+40
ffffc10c`a01ba168  9fdf3c58 ffffc10c

可以看到,这个过程并没有对这个值进行检查,由于结构体不透明,不能确定到底对应存放的是什么,但其实这个结构体的连续调用我们可以理解为KPCR -> KTHREAD -> _EPROCESS -> Token这种关系,在Windows内核有很多这样的域以及相关的结构体,而相互又是嵌套的。

这个结构体的值为0x0的原因可能就是由于这个complete部分的数据包是由于SMB Tree Connect过长引起的,而mrxsmb20.sys中却没有对相关结构体进行检查。

kd> p
mrxsmb!VctIndDataReady+0x36:
fffff80a`731d6a56 498bf8          mov     rdi,r8
…………
kd> p
mrxsmb!VctIndDataReady+0x146:
fffff80a`731d6b66 488bd7          mov     rdx,rdi
kd> p
mrxsmb!VctIndDataReady+0x149:
fffff80a`731d6b69 488bcb          mov     rcx,rbx
kd> p
mrxsmb!VctIndDataReady+0x14c:
fffff80a`731d6b6c ff15eeed0200    call    qword ptr [mrxsmb!_guard_dispatch_icall_fptr (fffff80a`73205960)]
kd> r rdx
rdx=ffffc10c9fdf3c58
kd> t
mrxsmb!guard_dispatch_icall_nop:
fffff80a`731d8a30 ffe0            jmp     rax
kd> p
mrxsmb20!Smb2TreeConnect_CopyData:
fffff80a`7546b6c0 48895c2410      mov     qword ptr [rsp+10h],rbx

最后进入CopyData后,会引用这个结构体+98偏移位置的值,进入漏洞触发的函数,而没有对这个值进行检查。

kd> p
mrxsmb20!Smb2TreeConnect_CopyData+0x32:
fffff80a`7546b6f2 488b8b98000000  mov     rcx,qword ptr [rbx+98h]
kd> p
mrxsmb20!Smb2TreeConnect_CopyData+0x39:
fffff80a`7546b6f9 e8c210ffff      call    mrxsmb20!Smb2ValidateNegotiateInfo (fffff80a`7545c7c0)
kd> dd rbx+98
ffffc10c`9fdf3cf0  00000000 00000000

最后在函数中引用空指针,引发了BSOD。

关于这个结构体的问题我还是比较在意的,希望未来能够更深入的分析SMB的各种机制,元宵快乐!新的一年,大家一起加油!谢谢大家!


原文链接:http://whereisk0shl.top/Smbv3-BSOD-Vulnerability-Analysis.html

未经允许不得转载:安全路透社 » 【漏洞分析】SMBv3远程拒绝服务(BSOD)漏洞分析

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