CVE-2022-37969 CLFS 提权漏洞

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通用日志文件系统（CLFS）是一种通用的日志记录子系统，可供运行在内核模式和用户模式下的应用程序使用，用于构建高性能的事务日志，并在驱动程序CLFS.sys中进行实现。通用日志文件系统在基本日志文件（BLF）中生成事务日志。

CLFS的官方文档：https://learn.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/kernel/introduction-to-the-common-log-file-system

CLFS的非官方文档：https://github.com/ionescu007/clfs-docs/blob/main/README.md

一

blf 日志文件格式

基本日志文件由六个不同的元数据块组成，控制块（Control Block）、基本块（Base Block）和截断块（Truncate Block）以及它们对应的影子块。三种类型的记录（控制记录、基本记录和截断记录（(Control Record, Base Record, and Truncate Record)）可以驻留在这些块中。Base Record包含符号表，这些符号表存储有关与基本日志文件关联的客户端上下文、容器上下文和安全上下文的信息。

每个日志块的都有一个日志块头CLFS_LOG_BLOCK_HEADER，大小为0x70字节的CLFS_LOG_BLOCK_HEADER结构的内存布局如上图所示，结构如下：

typedef struct _CLFS_LOG_BLOCK_HEADER 
{     
    UCHAR MajorVersion;
    UCHAR MinorVersion;
    UCHAR Usn;
    CLFS_CLIENT_ID ClientId;
    USHORT TotalSectorCount;
    USHORT ValidSectorCount;
    ULONG Padding;
    ULONG Checksum;
    ULONG Flags;
    CLFS_LSN CurrentLsn;
    CLFS_LSN NextLsn;
    ULONG RecordOffsets[16];
    ULONG SignaturesOffset;
} CLFS_LOG_BLOCK_HEADER, *PCLFS_LOG_BLOCK_HEADER;

基本块在.BLF文件的偏移0x800到0x71FF，以Log Block Header (0x70 bytes)开始，然后是基础记录头与记录。

基础记录头的的CLFS_BASE_RECORD_HEADER结构如下：

Base Record以大小为 0x1338 字节的标头 (CLFS_BASE_RECORD_HEADER) 开始，后面是相关的上下文数据。在CLFS_BASE_RECORD_HEADER中，与该漏洞相关的一些重要字段说明如下：
rgClients表示指向客户端上下文对象的偏移数组。

rgContainers表示指向容器上下文对象的偏移数组。
cbSymbolZone表示符号区域中新符号的下一个可用偏移量。
在Base Record中 Client Context, Container Context, 和Shared Security Context 用符号表示，他们前面是CLFSHASHSYM。

typedef struct _CLFS_NODE_ID {
   ULONG cType;
   ULONG cbNode;
 } CLFS_NODE_ID, *PCLFS_NODE_ID;

  typedef struct _CLFSHASHSYM
{    CLFS_NODE_ID cidNode;
     ULONG ulHash;
     ULONG cbHash;
     ULONGLONG ulBelow;
     ULONGLONG ulAbove;
     LONG cbSymName;
     LONG cbOffset;
     BOOLEAN fDeleted;
 } CLFSHASHSYM, *PCLFSHASHSYM;

CLFSHASHSYM 的内存布局如下：

在Base Record,中，客户端上下文（client context ）用于标识日志文件的客户端。在基础日志文件中至少可以创建一个客户端上下文。

CLFS_CLIENT_CONTEXT结构如下：

typedef struct _CLFS_CLIENT_CONTEXT
 {
     CLFS_NODE_ID cidNode;
     CLFS_CLIENT_ID cidClient;
     USHORT fAttributes;
     ULONG cbFlushThreshold;
     ULONG cShadowSectors;
     ULONGLONG cbUndoCommitment;
     LARGE_INTEGER llCreateTime;
     LARGE_INTEGER llAccessTime;
     LARGE_INTEGER llWriteTime;
     CLFS_LSN lsnOwnerPage;
     CLFS_LSN lsnArchiveTail;
     CLFS_LSN lsnBase;
     CLFS_LSN lsnLast;
     CLFS_LSN lsnRestart;
     CLFS_LSN lsnPhysicalBase;
     CLFS_LSN lsnUnused1;
     CLFS_LSN lsnUnused2;
     CLFS_LOG_STATE eState; //+0x78
     union
     {
         HANDLE hSecurityContext;
         ULONGLONG ullAlignment;
     };
 } CLFS_CLIENT_CONTEXT, *PCLFS_CLIENT_CONTEXT;

在Base Record中，container context与为一个base log文件添加一个容器文件有关。

CLFS_CONTAINER_CONTEXT结构如下：

typedef struct _CLFS_CONTAINER_CONTEXT 
{
     CLFS_NODE_ID cidNode; //8 bytes
     ULONGLONG cbContainer; //8 bytes
     CLFS_CONTAINER_ID cidContainer; // 4 bytes
     CLFS_CONTAINER_ID cidQueue; // 4 bytes
     union
     {
         CClfsContainer* pContainer; //8 bytes
         ULONGLONG ullAlignment;
     };
     CLFS_USN usnCurrent;
     CLFS_CONTAINER_STATE eState;
     ULONG cbPrevOffset; //4 bytes
     ULONG cbNextOffset; //4 bytes
 } CLFS_CONTAINER_CONTEXT, *PCLFS_CONTAINER_CONTEXT;

pContainer是指向运行时表示容器的CClfsContainer对象的内核指针，该指针位于CLFS_CONTAINER_CONTEXT结构的偏移0x18处。

二

poc编写

文章中给出了部分poc。

0x09a8: |68 13 00 00| => |30 1B 00 00|
把0x1386的Offset修改为了0x1B30，弃用0x1BD8=0x1386+0x870的Client Context，在0x23A0=0x1B30+0x870的地方重新伪造一个

0x1B98: |F8 00 00 00| => |4B 11 01 00|
cbSymbolZone 0x1114B
改大cbSymbolZone，以使得AddLogContainer时，造成堆越界写

poc中包含的步骤：

1 通过CreateLogFile 在C:UsersPublic 目录下创建日志文件MyLog.blf。

2 创建数十个MyLog_xxx.blf基础日志文件，使用一个常数计数器来创建基本日志文件，因此可能不会使连续创建的两个内存区域之间的偏移量保持恒定（0x11000字节）。因此，常量值必须针对这种情况进行调整。

3 重新计算Base Block的crc32，然后将新的校验值写入偏移量0x80C处。然后打开MyLog.blf。

4 调用CreateLogFile 在文件夹C:UsersPublic中创建一个基本日志文件MyLxg_xxx.blf。

5 调用AddLogContainer 为步骤4中创建的MyLxg_xxx.blf添加日志容器。

6 调用GetProcAddress(LoadLibraryA("ntdll.dll"), "NtSetInformationFile")来获取NtSetInformationFile的函数地址。

7 调用AddLogContainer 为步骤3中打开的MyLog.blf添加日志容器。

8 调用NtSetInformationFile(v55, (PIO_STATUS_BLOCK)v33, v28, 1, (FILE_INFORMATION_CLASS)13)，最后一个参数是FileInformationClass类型。当值为FileDispositionInformation（13）时，该函数将在关闭文件时删除该文件或取消之前请求的删除。

9 调用CloseHandle 关闭MyLxg_xxx.blf的句柄，触发此漏洞。

还原poc，poc见附件。

运行poc，触发崩溃。

三

分析原因

poc中的第5和第7步分别调用AddLogContainer将容器添加到与日志句柄关联的日志。
在 CLFS.sys 中，CClfsRequest类负责处理来自用户空间的请求。CClfsRequest ::AllocContainer函数用于处理向物理日志添加容器的请求。
CClfsRequest ::AllocContainer函数调用CClfsLogFcbPhysical::AllocContainer。

CClfsLogFcbPhysical::AllocContainer声明如下：

__int64 __fastcall CClfsLogFcbPhysical::AllocContainer(CClfsLogFcbPhysical *this, struct _FILE_OBJECT *a2, struct _UNICODE_STRING *a3, unsigned __int64 *a4)

bu CLFS!CClfsLogFcbPhysical::AllocContainer断点被触发，rcx存放的是CClfsLogFcbPhysical类的this指针。

CClfsLogFcbPhysical类中vftable的地址存储在偏移量 0x00 处。在this+0x30 处，存储了指向日志名称的指针。
this +0x2B0 存储了指向CClfsBaseFilePersisted类的指针。
AddLogContainer fail的情况下这里为0(win10 this +0x2B0指向的是自己（this +0x2B0），找不到CLFS!CClfsBaseFilePersisted::vftable)。

win11

在内存中 一个CLFS基本日志文件可以由CClfsBaseFile类表示，可由CClfsBaseFilePersisted 类拓展，CClfsBaseFilePersisted的指针+0x30处储存了一个指向0x90字节大小的堆的指针。

在CClfsBaseFilePersisted的this指针偏移 0x1C0 处，存储了指向CClfsContainer对象的指针，该指针来自CLFS_CONTAINER_CONTEXT 结构中的字段pContainer。添加容器成功后可看到：

此时可以在CLFS_CONTAINER_CONTEXT+0x18处设置内存写断点，跟踪CLFS_CONTAINER_CONTEXT结构中CClfsContainer对象的指针何时损坏。CClfsBaseFilePersisted 对象中偏移量 0x1C0 处的另一个内存写入断点可以设置如下：
1: kd> ba w8 ffffe689 255374f0 //CLFS_CONTAINER_CONTEXT+0x18
1: kd> ba w8 ffffe689 25159b20 //CClfsBaseFilePersisted+0x1C0
到第七步给Mylog AllocContainer时

最初在 MyLog.blf 文件中设置为 0x00000050 的 SignaturesOffset 字段在内存中已设置为 0xFFFF0050。

CLFS_CONTAINER_CONTEXT 结构中偏移量 0x18 处的CClfsContainer指针损坏。FFFF E689 2514 9B20==》30c1fdf0`06159b20

继续运行代码。将命中内存写入断点CLFS_CONTAINER_CONTEXT: +0x18。

CClfsBaseFilePersisted::AllocSymbol函数中调用memset函数触发内存写断点，Base Record 中的CLFS_CONTAINER_CONTEXT产生越界写入，这会导致CClfsContainer对象中的指针损坏。

根据栈回溯，CClfsBaseFilePersisted::AllocSymbol函数中调用memset函数触发内存写断点。

下图展示越界写入是如何发生的，以及如何导致CClfsContainer对象中的指针损坏。

当在用户空间调用CloseHandle函数时， CClfsRequest::Close(PIRP Irp)处理这个请求。在内核中，另一个内存断点 (0x1c0+CClfsBaseFilePersisted) 在ClfsBaseFilePersisted::WriteMetadataBlock函数中命中。

从CLFS_CONTAINER_CONTEXT中的CClfsContainer将损坏的指针复制到Base Record中CClfsBaseFilePersisted+0x1c0处。

最后，在CLFS!CClfsBaseFilePersisted::RemoveContainer中取消引用指向CClfsContainter对象的损坏指针会导致内存冲突，造成崩溃。

CClfsBaseFilePersisted::RemoveContainer函数伪代码：

CClfsBaseFilePersisted::RemoveContainer函数执行有以下步骤。

1.获取 Base Record 中偏移 0x398 处的container context的偏移量（0x1468）。

2.调用CClfsBaseFile::GetSymbol获取指向 CLFS_CONTAINER_CONTEXT 结构的指针并将其存储在第 4 个参数中。

3.将步骤2中获取的CLFS_CONTAINER_CONTEXT结构中指向CClfsContainter对象的指针的值赋给局部变量v13。

4.将CLFS_CONTAINER_CONTEXT 结构中指向CClfsContainter对象的指针清零。

5.依次调用CClfsContainer::Remove和CClfsContainer::Release删除关联的

容器日志文件并释放CClfsContainer对象。

补丁

补丁补在了CClfsBaseFilePersisted::LoadContainerQ中，如下：

当用户空间调用CreateLogFile函数时，CLFS!CClfsRequest::Create负责处理这个请求。当 CreateLogFile函数用于打开现有的基本日志文件时，会调用CClfsLogFcbPhysical::Initialize。

CClfsLogFcbPhysical::Initialize调用CClfsBaseFilePersisted::LoadContainerQ

SignaturesOffset被覆盖的过程

CClfsLogFcbPhysical::Initialize中的5步：

1.调用CClfsBaseFilePersisted::OpenImage函数为基础日志文件中的基础块创建一个bigpool（大小：0x7a00）。

OpenImage最终会调用ReadMetadataBlock
CClfsBaseFilePersisted::OpenImage -> CClfsBaseFilePersisted::ReadImage -> CClfsBaseFile::AcquireMetadataBlock -> CClfsBaseFilePersisted::ReadMetadataBlock

2.调用CClfsBaseFile::AcquireClientContext函数从基块获取客户端上下文。

对.blf文件的修改

3.检查eState字段是否为CLFS_LOG_SHUTDOWN。

4.调用CClfsLogFcbPhysical::ResetLog函数。

(文中的原图)

5.调用CClfsLogFcbPhysical::FlushMetaData函数。

ClfsEncodeBlockPrivate从基块中的每个扇区获取扇区签名，并用扇区签名覆盖扇区签名数组，扇区签名数组位于偏移 0x50 处，与基块中的 SignaturesOffset 字段重叠。第 14 个扇区的扇区签名已设置为 0xFFFF， 在基本块中的偏移量 0x6C (0x50+0xE*2) 处的两个字节被覆盖(0xFFFF)。

SignaturesOffset 字段的值为 0xFFFF0050。

(文中的原图)

覆盖 SignaturesOffset 字段的过程：

参考链接：

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原文始发于微信公众号（看雪学苑）：CVE-2022-37969 CLFS 提权漏洞