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【技术分享】实战VMware虚拟机逃逸漏洞

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0x00 前言


最近长亭把Pwn2Own中遗憾的在比赛前一天被补上的漏洞利用发了出来,Amat大佬的博客有这篇文章,同时在长亭知乎专栏有杨博士发的中文版。 但是并没有公开的exp,如何真正实现呢?自己花了十几天才写出exp,其中踩坑无数,本着分享精神,于是就有了本文。

0x01 Backdoor


backdoor是vmware实现的一套Guest和Host通信的机制,我们不需要去深入研究这种机制如何实现的,只需要大概了解一下这个机制的实现。 先看通信的代码,这部分代码在open-vm-tools的github上也有,链接在此。由于需要在VS中编译,所以需要先转换成为intel的asm格式。

http://p1.qhimg.com/t01a8f3046a1c9e56b9.png

在正常操作系统中直接执行in指令会导致出错,因为这是特权指令。但是在Guest中这个错误会被vmware捕获,然后传给vmware-vmx.exe进程内部进行通信。 

而后面我们需要操作的message,全部通过backdoor通信方式来通信。 关于message的操作,open-vm-tools里面也有相关实现,链接在此。直接拿过来用就行了。 有了Message_Send和Message_Recv这些函数,我们就可以直接在Guest里面与Host进程进行通信。 需要注意的是Backdoor通信在Guest内部不需要管理员权限,所以此bug可在普通用户触发。

0x02 Drag and Drop RPCI


RPCI是基于backdoor实现的通信方式。open-vm-tools相关实现在此。可以直接使用这个发送RPC的函数。 这个漏洞存在在DnD操作的v3版本代码中,对应bug代码在此。

ida中更加明显: 

http://p0.qhimg.com/t01c75c211912d49386.png

由于没有realloc或者totalsize的判断,导致第二个包的totalsize可以改成一个大值,payloadsize因此也可以变大导致一个堆溢出。

 顺带一提,发送DnD操作的命令在dndCPTransportGuestRpc.hpp中。 通过阅读open-vm-tools的代码,可以得出RPC的发送对应路径: 

rpcv3util::SendMsg->DnDCPTransportGuestRpc::SendPacket->RpcChannel_Send->Message_Send->backdoor

0x03逆向分析


看完相关的open-vm-tools的代码之后,开始逆向vmware-vmx.exe,我的版本是12.5.2.13578,workstation是12.5.2-build4638234版本。 

首先很容易通过字符串“tools.capability.dnd_version”的xref找到对应的处理函数。 http://p3.qhimg.com/t012527b12791d74463.png

bindfun只是把对应的参数值写入了全局变量,其实是一个表。bindfun参数4就是对应rpc命令的处理函数,而rpc命令函数的参数3和参数4分别是我们发送的RPC原始request和RPCrequest的长度。参数5和参数6是我们得到的 reply的地址和reply的长度。 

http://p4.qhimg.com/t0156d1580181144a54.png

可以看出这个命令有一个参数,也就是版本号。

其他的RPC命令类似,在发送“vmx.capability.dnd_version”命令的时候,对应的处理函数中如果发现当前版本和设置的版本不一致,就会调用函数创建新的 object,把原来的版本的object销毁。

 http://p0.qhimg.com/t01910513930f85086e.png

 http://p5.qhimg.com/t0195e752837dc0ee40.png

DnD和CP的Object的size都是一样的,都是0xa8大小。

 http://p0.qhimg.com/t01a4992c613558749b.png

0x04 漏洞利用


Amat大佬的文章中推荐用info-set和info-get来操作堆,其中info-set对应的handle函数内部很复杂,通过windbg动态调试,可以发现我们发送“info-set guestinfo.test1 “+’a'*0xa7可以创建一个0xa8大小的buffer。实际测试我在malloc和free下断点,整个info-set过程大概有10-13次malloc(size=0xa8),也有 接近10次的free操作,最终剩下一个buffer。也就是说整个info-set过程干扰很大。

 info-get可以读取刚刚set的值,这就没什么好说。 关于windows的LFH的风水,由于info-set中有多次malloc 0xa8操作,所以比较困难。我没有什么好的办法,目前我exp成功率还是比较低。 

思路大概就是把内存变成这个样子:

http://p0.qhimg.com/t01befb96211e1c4980.png

如果一旦没有布局成功。。vmware-vmx就会崩溃。。。 

如果你正好挂了windbg调试器。。那么整个host就会其卡无比。。未知bug。只能缓慢的对windbg调试器按q退出调试。 

推荐安装windbg的pykd插件,大爱python。 我写了个小脚本用来辅助调试:(其实就是打印rax)

from pykd import *
import sys
s=''
if len(sys.argv)>1:
s=sys.argv[1]+' '
print s+'Object at '+hex(reg('rax'))

所以就可以在attach上vmx进程的时候这么输入:

bp 7FF7E394C4D8 "!py dumprax DnD;gc;";bp 7FF7E394BF68 "!py dumprax 
CP;gc;";bp 7FF7E3DA05AB "!py dumprax vuln;gc;";bp 7FF7E3DA05DB;bp 
7ff7e38c1b2d;bp 7ff7`e38f1dc2;g

第一个地址是DnD Object malloc完毕后的下一条指令,第二个地址是CP Object的,第三个是vuln的,第四个地址是memcpy触发的地方,后面两个是gadget地址。

因为windows中进程重启后基地址还是不会变,所以只要你不重启电脑,可以一直用。

通过一些布局(运气)变成了如上的内存之后,就可以开始leak了。

主要是通过覆盖info-set的value buffer,修改value buffer内部的值,如果此时info-get读取的valuebuffer值不同,那就说明被覆盖了。

而如果溢出到了Object头部,从info-get读取的信息就会包含vtable的地址,从而泄露出程序基地址。

当然这个过程中有可能触发RtlHeapFree等堆函数然。。因为堆chunk头被覆盖,理所当然崩溃。。。


0x05 DnD Object 覆盖


如果覆盖的是DnD Object,那么在DnD_TransportBufAppendPacket函数结束之后的上层函数会立刻发生调用。

http://p4.qhimg.com/t015a03b1d4a70c6a2d.png

所以在这之前,需要先在一块内存布局好vtable,原文推荐使用“unity.window.contents.chunk” 命令,这个RPC命令会把我们的参数复制进去data段上一个堆指针内部。

这个全局变量指针由命令“unity.window.contents.start” 创建。

这两个unity的命令。。有反序列化操作而且没有官方文档可以看,只能自己慢慢debug,摸索出对应的结构。。具体的结构请看文章末尾的Github代码。

call之后,首先需要一个stack pivot到堆上,然后就是愉快的ROP。

需要说明的是,vmware中的data段居然是rwx的。。直接复制shellcode上去就能执行了。 

http://p9.qhimg.com/t01d1109d08dff01e3a.png

具体的ROP见文章末尾的Github代码。


0x06 CopyPaste Object 覆盖


如果覆盖的是CP Object,那么覆盖掉vtable之后,vmx进程不会崩溃,原文推荐使用cp命令触发vtable调用,而我用了这个Object的destructor。也就是再把版本设 置回4的话,程序会调用vtable中对应的destructor. 

通过上面提到的”unity.window.contents.start“命令可以设置一个qword大小的gadget在程序的数据段上,而之前已经通过leak得到了程序的基地址,所 以可以得到这个gadget的指针的地址。

这个点不是特别好用,寄存器的值不是很方便,但最终依然找到了合适的gadget来利用。详细ROP见文章末尾Github 代码。


0x07 最后说两句


这个漏洞能不能稳定利用,关键在于堆布局做的怎么样,这个方面我研究不多。。以后还得继续看。长亭在这种情况能达到60-80%的成功率,太厉害了。 

该漏洞在VMware Workstation 12.5.5之后被修补。

如果文章中有任何错误请在评论指出,谢谢各位表哥。

完整EXP:点我


本文地址:http://bobao.360.cn/learning/detail/4143.html

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