奇安信攻防社区-Microsoft CVE-2021-40449漏洞分析与利用

Microsoft CVE-2021-40449漏洞分析与利用

该漏洞与Windows窗口管理和图形化设备接口相关（Win32kfull.sys），通过该漏洞可以让普通权限用户提权到system权限。

**作者：维阵漏洞研究员--hk**

概念说明
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**1、UAF漏洞**   
UAF漏洞全称是use after free，free是指函数是在堆上动态分配空间后不再使用该数据从而被回收。但是由于程序员的一些不适当的操作，会导致攻击者能够操控已经被释放的区域，从而执行一些byte codes。

利用uaf漏洞主要是注意几点：  
1)在free()函数被调用回收buffer之后，指向该地址的指针是否被重置。  
2)后续是否存在malloc()函数可以将新申请分配的空间分配到之前被free()回收的buffer区域。  
3)利用没有被重置的指针进行攻击

**2、数据结构**   
我们先了解一下相关结构体的定义，参考自NT4.0的源码dcobj.hxx#L97、dcobj.hxx#L236、dcobj.hxx#L1282、dcobj.hxx#L1686，另外HDC犹如其名，handle to device context，图形设备信息对象的句柄。

**3、C++ namespace（命名空间）关键字**   
在C++中，您可能会写一个名为xyz()的函数，在另一个可用的库中也存在一个相同的函数xyz()。这样，编译器就无法判断您所使用的是哪一个 xyz()函数。因此，引入了命名空间这个概念，专门用于解决上面的问题，它可作为附加信息来区分不同库中相同名称的函数、类、变量等。使用了命名空间即定义了上下文。本质上，命名空间就是定义了一个范围。

定义命名空间：  
` namespace namespace_name { // 代码声明 } `  
引用命名空间中的变量：  
` name::code;  // code 可以是变量或函数 `

漏洞背景
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2021年10月12日，卡巴斯基博客公开披露了在8月下旬捕获到的Windows内核提权0day漏洞的相关信息。该漏洞与Windows窗口管理和图形化设备接口相关（Win32kfull.sys）。通过该漏洞可以让普通权限用户提权到system权限。

漏洞现状
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以下版本均受影响。卡巴斯基已经发现在野利用，且官方已发布补丁，请及时安装相关补丁。  
Windows Server, version2004/20H2(Server Core Installation)  
Windows 10 Version1607/1809/1909/2004/20H2/21H1  
Windows 7 for 32/64-bit Systems Service Pack 1  
Windows Server 2008/2012/2016/2019/2022  
Windows 11 for ARM64-based Systems  
Windows 11 for x64-based Systems  
Windows 8.1 for 32/64-bit systems  
Windows RT 8.1

漏洞成因
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win32kfull的NtGdiResetDC()函数中存在一个use after free漏洞，攻击者可以利用该漏洞将权限提升到NT AUTHORITY\\SYSTEM的权限。

由于此函数调用hdcOpenDCW()，该函数执行用户模式回调，因此存在该缺陷。在此回调期间，攻击者可以使用与之前相同的句柄再次调用NtGdiResetDC()函数，这将导致该句柄引用的PDC对象被释放。

关于对象被释放这一点，在微软官方的文章中提到：“调用CreateDC的线程拥有创建的HDC。当这个线程被销毁时，HDC不再有效。因此，如果您创建HDC并将其传递给另一个线程，然后退出第一个线程，第二个线程将无法使用HDC。”

然后，攻击者可以用自己的对象替换句柄引用的内存，然后将执行传递回原始NtGdiResetDC()调用，该调用现在将在没有适当验证的情况下使用攻击者的对象。这可以允许攻击者操纵内核的状态，并结合其他利用技术，以NT AUTHORITY\\SYSTEM的身份获得代码执行。

在win32kfull!NtGdiResetDC中调用了win32kfull!GreResetDCInternal：  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-3ae8d65e8fe99fa2a318bb901fd3328ca151c208.png)

在win32kfull!GreResetDCInternal中调用了用户态的win32kbase!hdcOpenDCW：  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-0141ae8b4dd66c7bf2f73526d020a02fb451c4f2.png)

在win32kfull!GreResetDCInternal的85行，v11+0xAB8可以设置为我们想要执行的函数，同时v11+0x708和（new\_dcobj\[0\] + 6) + 0x708i64两个入参的值可以在用户态函数中被修改。内核函数接受两个用户态的参数，因此可以利用此漏洞造成任意地址读写。

漏洞利用
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根据卡巴斯基的揭露，在执行ResetDC的回调函数时，对相同的句柄再次调用ResetDC，即可触发漏洞。利用此漏洞需要使用GDI palette对象和一个内核函数达到任意地址读写。可以利用NtQuerySystemInformation和EnumDeviceDrivers去泄露内核模块地址，最终可以进行权限提升。为了便于理解，下文将结合exp的内容进行说明。

**步骤0、获取exp自身的token对象地址**   
准备后续提权所需的信息。先获取exp自身的token、特权信息在内核中的地址等信息。  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-efe2133539c9c8f147fdbcc616d7ec1400da4933.png)

获取exp自身的token方法如下：  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-322f46279aab8ef0cd3f50f951e7528aaa1cad69.png)

进而筛选出PoolFlag=“ThNm”的堆。  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-af41dcfe5805e504319b26990bd284f79d06be3c.png)

安装Windows WDK后会自动生成一个pooltag.txt。pooltag.txt里有poolflag相对应的内容。如下图所示，不同的poolfalg标志代表了不同的数据类型。  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-9cab70b2a3415e52bde38fcdc7f6794ed8443e76.png)

**步骤1、hook对应的函数**   
在下图736行中，调用SetupUsermodeCallbackHook()函数来hook可用打印机驱动的回调表。  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-64f061f975542d61c58c7d237c3d7abbb62e044f.png)

hook步骤：  
1、枚举可用打印机并获取驱动信息。  
2、遍历每个驱动，如果找到目标函数则修改回调表。  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-57ead211305d7e8207aca46638fbcfb499d1fbb4.png)

**步骤2、创建一个全局的DC对象并保存其句柄**   
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-9a6f180f62496231f6c5e5bd22736aaeda6af4f5.png)

**步骤3、调用ResetDC函数**   
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-c6b85695432644fadb053344afa5b23c61e1240a.png)  
调用ResetDC函数，并向其传递全局DC的句柄。ResetDC函数执行系统调用NtDgiResetDC及其内部函数GreResetDCInternal并取得传入的HDC所对应的PDC对象，然后会调用hdcOpenDCW函数。  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-b3b04f8b0801469d93c6b0f97978d6d5e67985ef.png)

**步骤4、执行hook函数**   
⚠️malloc()函数存在一个特性是会将新申请分配的空间分配到之前被free()回收的buffer区域。

⚠️free()函数不会处理申请的内存空间的内容。所以数据会被保留下来。

调用ResetDC函数后会执行回调函数，由于已经hook对应的回调函数，所以代码流程进入HOOK函数。  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-09e068ba10bb7924fdd4d5fac68c56c5777f8537.png)

如上图所示191行，再次执行ResetDC函数并传入全局的HDC值，由于第188行已经把globals::should\_trigger设为true，所以会按照正常的流程执行。

此时在GreResetDCInternal函数内会对该值对应的PDC对象进行释放，造成该对象结构的错误。

**步骤5、第二次ResetDC调用完成**

完成调用后继续运行到下图所示的70行。  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-986067de5ee8a405bfcc70508a44e524577eac4a.png)

对应的汇编代码如下：  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-83268e4b5005dff0cd3f12a7aa7d6c3cc96478b5.png)

\_guard\_dispatch\_icall\_nop的操作是jmp rax：  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-3b1108b2c0d84667601acc41a8f0fee22d991641.png)

向上查看，可以看到rax=\*(rbx+0xAD0)：  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-d8ee0ba359e93272da33c229d8127cbe954cb057.png)

而RBX寄存器的值则是使用由用户层传入的HDC创建的DCOBJ对象的指针。此时，所对应的PDC对象已经在第四步的过程中被释放掉了，但是由于未对该对象进行判断，此时可以进行任意内核函数的调用。整个过程如下图所示：  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-beb91f86250ee416930d9d5aaec4f9ea76e37b69.png)

由于前期已经设置token的0x40位置的Privileges，从而给winlogon进程添加SE\_DEBUG\_PRIVILEGE权限。

通过获取TheadName从而来泄露其内核地址空间，进而调用RtlSetAllBits函数实现对Fake\_RtlBitMapAddr中BitMapHeader buffer的设置。通过申请堆的大小和UAF中堆的大小相同，那么就可能申请到我们的这块内存，从而进行堆喷射。

如下图所示，正好获取到构造好了这块内存中的数据，最终实现指针的利用，从而达到提权的目的。  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-c90876ee8b3e91d6d4bcc5e543bb958a8dde29c4.png)  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-6d5145f5577430972e4c07d685a716ba88a6bccd.png)

**步骤6、向winlogon注入启动cmd的shellcode**   
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-af78dc5b32d16b3d50a0ed4c78958f6df42ec4ee.png)  
![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/12/attach-9716f2724918141f59a94087bfbfa39fa28a67ee.png)

视频演示
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<https://www.bilibili.com/video/BV1nM4y1P7nC/>

参考链接：  
1、[https://hack-big.tech/2019/01/24/uaf漏洞原理实例浅析/](https://hack-big.tech/2019/01/24/uaf%E6%BC%8F%E6%B4%9E%E5%8E%9F%E7%90%86%E5%AE%9E%E4%BE%8B%E6%B5%85%E6%9E%90/)  
2、<https://www.kaspersky.com/blog/mysterysnail-cve-2021-40449/42448/>  
3、<https://msrc.microsoft.com/update-guide/vulnerability/CVE-2021-40449>  
4、<https://www.cve.org/CVERecord?id=CVE-2021-40449>  
5、<https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/wingdi/nf-wingdi-createdca>  
6、<https://ti.qianxin.com/blog/articles/CVE-2021-40449-vulnerability-recurrence-process/>

发表于 2021-11-30 09:48:35
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