CVE-2021-33739 EOP漏洞分析

背景

  CVE-2021-33739是一个UAF漏洞，成因是由于在对象CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler与对象CInteractionTrackerMarshaler双向绑定的前提下，再对双方绑定进行解绑，CInteractionTrackerMarshaler指向前者的指针虽被清除，但CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler中指向CInteractionTrackerMarshaler的指针仍然存在，之后释放CInteractionTrackerMarshaler对象，CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler中的指针仍然指向被free的内核地址，从而导致UAF漏洞。

分析

  首先创建一个CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler（id=1）和两个CInteractionTrackerMarshaler对象资源（id=2、3）。创建方式是利用用户态win32u.dll模块的导出函数NtDCompositionProcessChannelBatchBuffer，通过和信道关联的缓冲区pMappedAddress指定创建资源类型（ResourceType）和指令（nCmdCreateResource），在内核中创建指定id的相应资源。信道通过调用函数NtDCompositionCreateChannel创建。

  系统调用NtDCompositionProcessChannelBatchBuffer支持的指令如下，每个指令都有自己不同的缓冲区大小和格式。当前漏洞涉及到了其中的nCmdCreateResource（1）、nCmdReleaseResource（3）、nCmdSetResourceBufferProperty（12）。

  nCmdCreateResource指令对应的缓冲区（pMappedAddress）格式和大小：

  调用后，执行至win32kbase!DirectComposition::CApplicationChannel::CreateResource，再根据isSharedResource参数执行CreateInternalSharedResource或CreateInternalResource，漏洞在CreateInternalResource中。

  win32kbase!DirectComposition::CApplicationChannel::CreateInternalResource根据Resource Type创建不同资源对象。

  对象全部创建成功后，指定处理指令nCmdSetResourceBufferProperty，将两种不同类型指令进行绑定。缓冲区格式如下：

  该指令将执行至CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler::SetBufferProperty，该函数位于CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler对象偏移0xA8处。

  如果CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler没有绑定对象，且nCmdSetResourceBufferProperty指令对应pMappedAddress中由用户指定的EntryID（Data偏移+0x8处）不为0，则将TrackerManager（CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler）和两个Tracker（CInteractionTrackerMarshaler）互相绑定。

  由TrackerManager向Tracker的绑定方式是创建一个TrackerEntry结构，指针放在TrackerManager偏移+0x38处。TrackerEntry结构大小为32字节：

pTracker1(QWORD) | pTracker2(QWORD) | entry_id(QWORD) | 1(QWORD)

  绑定后的TrackerManager：

  而从Tracker向TrackerManager的绑定由SetBindingManagerMarshaler函数实现。该函数先判断Tracker偏移0x190处指针是否指向待绑定的TrackerManager，在确认未绑定的条件下先将TrackerManager偏移0x14处的资源引用值加1，接着在Tracker对象偏移0x190处写入TrackerManager对象指针值，实现绑定。

  指令完成后，再次执行上一步nCmdSetResourceBufferProperty指令操作，不过变动是需要指定EntryID为0（szBuff+0x8）。

  再次执行至SetBufferProperty，此时流程将进入另一分支，因为此时在TrackerManager对象偏移0x50处值由0变成1，应该和TrackerEntry关联。之后又根据用户给的Tracker1和Tracker2二者ID从channel对象关联的pMappedAddress中取出各自对应下标的指针值，和TrackerManager中TrackerEntry绑定的两个Tracker ID进行比较，相同则继续，不同则跳转至绑定分支。

  顺利执行下来，又对用户指定的EntryID判断为0的话，将调用RemoveBindingManagerReferenceFromTrackerIfNecessary，该函数将解除TrackerManager和Tracker的绑定关系。然而漏洞就是出现在此处，因为RemoveBinding...函数只是将Tracker中的TrackerManager指针值置0，而TrackerManager中的TrackerEntry仍然存在。

  之后释放（nCmdReleaseResource）两个Tracker资源，再调用NtDCompositionCommitChannel提交channel数据后将触发BSOD。可以看到，最终是在调用CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler::EmitBoundTrackerMarshalerUpdateCommands发生错误。

利用

目前公开的POC，是利用构造的Palette对象去占用被释放的两个Tracker的原本空间，之后再借助NtDCompositionCommitChannel触发利用。

  每释放一个Tracker，就紧接着通过大量创建Fake_Palette对象的方式去占用目标空间。为了能准确地实现占用，构造的Fake_Palette对象大小应和原本被释放的Tracker对象大小一致，可以在之前的windbg中使用命令!pool中看到Tracker的size为0x1A0。

  在分析部分，可以知道最终是在CInteractionTrackerBindingManagerMarshaler::EmitBoundTrackerMarshalerUpdateCommands函数除触发的BSOD。

  查看该函数，可以看到会调用 (*pTracker)+0x50 地址处的函数，应该是原本已释放Tracker的虚表函数调用。

  通过构造Palette，可指定函数调用，POC中选用了nt! SeSetAccessStateGenericMapping，可将16字节内容写入可控地址，可用于替换_KTHREAD中的PreviousMode（1：usermode；0：kernelmode），内核中的完整性检查是在previousmode为1前提下，意味着previousmode被覆写为0可进行跟高权限操作。

  查看nt!SeSetAccessStateGenericMapping，其中rdx指向channel缓冲区的偏移0xB8处的16字节。多次调试后发现该位置前8字节为一个不明指针值，后8字节为0值，因此覆写时，向后移动了9字节，以保证0值覆盖previousmode字段。



  POC代码中似乎还尝试修改Token，但是rdx不可控，似乎没起作用。

  另外在EmitBoundTrackerMarshalerUpdateCommands中，需要TrackerEntry的ID不为0方才能调用虚表中的函数。但是解绑Tracker2和Tracker3时，TrackerEntry被重新设置为了0，因此POC除了创建Tracker2和Tracker3，还需要创建第三个Tracker（Tracker4）。在绑定和释放Tracker2和Tracker3且Fake_Palette成功占用二者原来空间后，再绑定Tracker4和TrackerManager，指定TrackerEntry不为0，如POC中的0xffff。

  成功占用后的空间情况，可以看到都是大小为0x1A0的相同连续空间分布。

  PreviousMode覆写前后：

  之后将shellcode注入winlogon.exe，启动system权限的cmd.exe。

参考

https://www.anquanke.com/post/id/245427

https://www.zerodayinitiative.com/blog/2021/5/3/cve-2021-26900-privilege-escalation-via-a-use-after-free-vulnerability-in-win32k

https://github.com/Lagal1990/CVE-2021-33739-POC/blob/fbbba006a610f4f269c9aefdf060562d86459bf5/CVE-2021-26868 %26 CVE-2021-33739/exp/exp.cpp