CVE-2017-4901 VMware虚拟机逃逸漏洞分析【Frida Windows实例】

Imyang 看雪学院 2019-05-25

0x00 漏洞编号

修补时间	编号
2017-03-14	CVE-2017-4901

0x01 影响范围

产品	版本	级别	修补版本
Workstation Pro	12.x	严重	12.5.4
Fusion Pro<br>Fusion	8.x	严重	8.5.5

0x02 漏洞简介

在VMware Workstation和Fusion中的拖放（Dnd）和复制粘贴（CP）功能存在堆溢出漏洞，这会让虚拟机客户端在宿主机上执行任意代码。

0x03 漏洞原理

1. RPCI通信机制

在介绍漏洞原理之前，先来了解一下VMWare中宿主机(host)与虚拟机(guest)之间的通信机制，其中的一种方式叫做Backdoor，利用windows的特权指令in，该指令在正常的host环境用户态中执行会报异常，而在guest中正是利用该异常被host的hypervisor捕获，来实现通信。

如下图，在vmtools.dll中的Message_Send函数调用Backdoor函数，Backdoor调用in eax,dx来实现通信。

guest中利用frida框架注入到vmtools.exe中使用RpcChannel_SendOneRaw发送消息。

gboolean

RpcChannel_SendOneRaw(const char *data,

                      size_t dataLen,

                      char **result,

                      size_t *resultLen);

RpcChannel_SendOneRaw调用路径：

RpcChannel_SendOneRaw -> RpcChannel_Send -> BkdoorChannelSend -> RpcOut_send -> Message_Send -> Backdoor -> in特权指令

RpcChannel_SendOneRaw的参数 const char *data就是给Host发送的指令，在第3小节会讲host是怎么接收guest 的命令。

2. 漏洞

Dnd/CP的Version 4的dnd/cp分片数据包校验函数。

static Bool

DnDCPMsgV4IsPacketValid(const uint8 *packet,

                        size_t packetSize)

{

   DnDCPMsgHdrV4 *msgHdr = NULL;

   ASSERT(packet);

 

   if (packetSize < DND_CP_MSG_HEADERSIZE_V4) {

      return FALSE;

   }

 

   msgHdr = (DnDCPMsgHdrV4 *)packet;

 

   /* Payload size is not valid. */

   if (msgHdr->payloadSize > DND_CP_PACKET_MAX_PAYLOAD_SIZE_V4) {

      return FALSE;

   }

 

   /* Binary size is not valid. */

   if (msgHdr->binarySize > DND_CP_MSG_MAX_BINARY_SIZE_V4) {

      return FALSE;

   }

 

   /* Payload size is more than binary size. */

   if (msgHdr->payloadOffset + msgHdr->payloadSize > msgHdr->binarySize) {//[1]

      return FALSE;

   }

 

   return TRUE;

}

 

Bool

DnDCPMsgV4_UnserializeMultiple(DnDCPMsgV4 *msg,

                               const uint8 *packet,

                               size_t packetSize)

{

   DnDCPMsgHdrV4 *msgHdr = NULL;

   ASSERT(msg);

   ASSERT(packet);

 

   if (!DnDCPMsgV4IsPacketValid(packet, packetSize)) {

      return FALSE;

   }

 

   msgHdr = (DnDCPMsgHdrV4 *)packet;

 

   /*

    * For each session, there is at most 1 big message. If the received

    * sessionId is different with buffered one, the received packet is for

    * another another new message. Destroy old buffered message.

    */

   if (msg->binary &&

       msg->hdr.sessionId != msgHdr->sessionId) {

      DnDCPMsgV4_Destroy(msg);

   }

 

   /* Offset should be 0 for new message. */

   if (NULL == msg->binary && msgHdr->payloadOffset != 0) {

      return FALSE;

   }

 

   /* For existing buffered message, the payload offset should match. */

   if (msg->binary &&

       msg->hdr.sessionId == msgHdr->sessionId &&

       msg->hdr.payloadOffset != msgHdr->payloadOffset) {

      return FALSE;

   }

 

   if (NULL == msg->binary) {

      memcpy(msg, msgHdr, DND_CP_MSG_HEADERSIZE_V4);

      msg->binary = Util_SafeMalloc(msg->hdr.binarySize);

   }

 

   /* msg->hdr.payloadOffset is used as received binary size. */

   memcpy(msg->binary + msg->hdr.payloadOffset, //[2]

          packet + DND_CP_MSG_HEADERSIZE_V4,

          msgHdr->payloadSize);

   msg->hdr.payloadOffset += msgHdr->payloadSize;

   return TRUE;

}

open-vm-tools中的代码在此：dndCPMsgV4.c

对于Dnd/CP version 4的功能中，当guest发送分片Dnd/CP命令数据包时，会调用DnDCPMsgV4_UnserializeMultiple函数进行分片重组，重组的时候 DnDCPMsgV4IsPacketValid函数中的[1]处代码校验不严格，会导致[2]处堆溢出，可以构造如下的数据包来触发漏洞。

packet 1 {

    sessionId : 0x41414141

    binarySize： 0x100

    payloadOffset: 0

    payloadSize : 0x50

    ...

    //0x50 bytes binary

}

发送packet 1时，DnDCPMsgV4IsPacketValid函数的校验的不会有问题

 

packet 2 {

    sessionId : 0x41414141

    binarySize： 0x1000

    payloadOffset: 0x50

    payloadSize : 0x100

    ...

    //0x100 bytes binary

}

在发送后续的分片包时，DnDCPMsgV4IsPacketValid的校验就已经无效了，可以指定更大的binarySize来绕过校验

Dnd/CP的Version 3的dnd分片数据包校验函数。

Bool

DnD_TransportBufAppendPacket(DnDTransportBuffer *buf,          // IN/OUT

                             DnDTransportPacketHeader *packet, // IN

                             size_t packetSize)                // IN

{

   ASSERT(buf);

   ASSERT(packetSize == (packet->payloadSize + DND_TRANSPORT_PACKET_HEADER_SIZE) &&

          packetSize <= DND_MAX_TRANSPORT_PACKET_SIZE &&

          (packet->payloadSize + packet->offset) <= packet->totalSize &&

          packet->totalSize <= DNDMSG_MAX_ARGSZ);

 

   if (packetSize != (packet->payloadSize + DND_TRANSPORT_PACKET_HEADER_SIZE) ||

       packetSize > DND_MAX_TRANSPORT_PACKET_SIZE ||

       (packet->payloadSize + packet->offset) > packet->totalSize || //[3]

       packet->totalSize > DNDMSG_MAX_ARGSZ) {

      goto error;

   }

 

   /*

    * If seqNum does not match, it means either this is the first packet, or there

    * is a timeout in another side. Reset the buffer in all cases.

    */

   if (buf->seqNum != packet->seqNum) {

      DnD_TransportBufReset(buf);

   }

 

   if (!buf->buffer) {

      ASSERT(!packet->offset);

      if (packet->offset) {

         goto error;

      }

      buf->buffer = Util_SafeMalloc(packet->totalSize);

      buf->totalSize = packet->totalSize;

      buf->seqNum = packet->seqNum;

      buf->offset = 0;

   }

 

   if (buf->offset != packet->offset) {

      goto error;

   }

 

   memcpy(buf->buffer + buf->offset,

          packet->payload,

          packet->payloadSize);

   buf->offset += packet->payloadSize;

   return TRUE;

 

error:

   DnD_TransportBufReset(buf);

   return FALSE;

}

open-vm-tools中的代码在此：dndCommon.c

对于老版本Version 3的Dnd/CP的功能中，在[3]处同样对分片重组的包有着校验失效的问题，可以发送如下的数据包来触发溢出。

packet 1 {

    seqNum: 0x41414141

    totalSize： 0x100

    payloadSize : 0x50

    offset: 0

    ...

    //0x50 bytes buffer

}

发送packet 1时，DnD_TransportBufAppendPacket函数中[3]处不会有问题，

 

packet 2 {

    seqNum : 0x41414141

    totalSize： 0x1000

    payloadSize : 0x100

    offset: 0x50

    ...

    //0x100 bytes buffer

}

在发送后续的分片包时，DnD_TransportBufAppendPacke的校验就已经无效了，可以指定更大的totalSize来绕过校验

3. 漏洞原理

第2节看完open-vm-tools中漏洞溢出的地方，现在来看vmware-vmx.exe中怎么利用漏洞实现逃逸。

bind_function会把RPCI通信的命令和函数绑定到一个函数指针数组里面。

bind_function第3个参数是命令的名字，第4个参数是对应处理的回调函数。

回调函数的定义如下：

char fastcall handler(int64 a1, __int64 a2, const char request, int requestlen, const char **result, _DWORD resultlen);

handler第三个参数是接收的命令，第5个参数是回复给guest的数据。

发送如下命令可以设置和查询dnd/cp的版本。

tools.capability.dnd_version 3            //设置dnd的版本为3

tools.capability.copypaste_version 3    //设置cp的版本为3

vmx.capability.dnd_version                //查询dnd的版本

vmx.capability.copypaste_version        //查询cp的版本

讲完host如何接收guest的命令后，来看看guest的堆溢出怎么触发host的逃逸。

在处理guest的“tools.capability.dnd_version 3"命令时，设置当前的dnd_version。

在处理guest的"vmx.capability.dnd_version"命令时，会获取当前的dnd_version，并且更新dnd/cp全局对象。

在Update_DndCP_Object函数中delete掉前一个版本的obj_CP和obj_Dnd，析构对象的时候都会调用到他们各自的虚函数，只需要溢出到虚表上就能执行漏洞代码。

能够执行代码的路径很多，可以溢出Dnd，也可以溢出CP, 只需要选择溢出其中一个虚函数。

0x04 绕过ASLR

要想在guest中获取host的对象，就需要有个能够泄漏信息的地方，例如guest中发送info-set和info-get命令。

info-set guestinfo.KEY VALUE  //设置key/value键值对

info-get guestinfo.KEY          //获取key的值

利用info-set覆盖字符串的结尾NULL字符，让value字符串与后面的内存块连接起来，然后在info-get中读取Key，就能获取到value字符串后面的内存，达到信息泄漏。

0x05 Exploit分析

此次分析的exp是由unamer发布在github上的vmware_escape项目。

1. 设置DnD/CP版本

2. 绕过ASLR

多次发送info-set, info-get，进行堆溢出。

获取泄漏的信息，绕过ASLR。

3. 实现代码执行

通过泄漏的信息，判断是指针是Dnd对象还是CP对象，然后设置不同的rop。

- End -

看雪ID：Imyang

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