vmware漏洞之二——简评：实战VMware虚拟机逃逸漏洞

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下文取自360，是vmware exploit作者自己撰写的。本文从实验角度对作者的文章进行解释，有助于学习和理解。文章虚线内或红色括号内为本人撰写。

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转：http://bobao.360.cn/learning/detail/4143.html

作者：skyer

0x00 前言

最近长亭把Pwn2Own中遗憾的在比赛前一天被补上的漏洞利用发了出来，Amat大佬的博客有这篇文章，同时在长亭知乎专栏有杨博士发的中文版。但是并没有公开的exp，如何真正实现呢？自己花了十几天才写出exp，其中踩坑无数，本着分享精神，于是就有了本文。

0x01 Backdoor

backdoor是vmware实现的一套Guest和Host通信的机制，我们不需要去深入研究这种机制如何实现的，只需要大概了解一下这个机制的实现。先看通信的代码，这部分代码在open-vm-tools的github上也有，链接在此。由于需要在VS中编译，所以需要先转换成为intel的asm格式。

在正常操作系统中直接执行in指令会导致出错，因为这是特权指令。但是在Guest中这个错误会被vmware捕获，然后传给vmware-vmx.exe进程内部进行通信。

而后面我们需要操作的message，全部通过backdoor通信方式来通信。关于message的操作，open-vm-tools里面也有相关实现，链接在此。直接拿过来用就行了。有了Message_Send和Message_Recv这些函数，我们就可以直接在Guest里面与Host进程进行通信。需要注意的是Backdoor通信在Guest内部不需要管理员权限，所以此bug可在普通用户触发。

0x02 Drag and Drop RPCI

RPCI是基于backdoor实现的通信方式。open-vm-tools相关实现在此。可以直接使用这个发送RPC的函数。这个漏洞存在在DnD操作的v3版本代码中，对应bug代码在此。

ida中更加明显：

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个人分析情况：

char __fastcall my_TransportBufAppendPacket_4F0540(__int64 a1, struct_v5 *a2, unsigned __int64 a3)
{
struct_v3 *v3; // rbx@1
__int64 v4; // rcx@1
struct_v5 *v5; // rdi@1 v5为发送的包。//IDA直接分析时没有结构体，需要右键自动创建
int v6; // eax@3
unsigned int v7; // edx@3
__int64 v8; // rax@9
__int64 v9; // rcx@10
char result; // al@11

v3 = (struct_v3 *)a1;
v4 = a2->payload_size;
v5 = a2;
if ( a3 != v4 + 20 )
goto failed;
if ( a3 > 0xFF9C )
goto failed;
v6 = a2->offset;
v7 = a2->totalsize;
if ( v6 + (signed int)v4 > v7 || v7 > 0x3FFFF3 )
goto failed;
if ( v3->seq != v5->seq )
sub_4F0430(v3);
if ( !v3->buffer ) // 第一次分配。
{
if ( v5->offset )
goto failed;
v3->buffer = my_malloc_3D4A90(v5->totalsize);// 以totalsize为准
v3->totalsize = v5->totalsize;
v8 = v5->seq;
v3->offset = 0i64;
v3->seq = v8;
}
v9 = v3->offset;
if ( v9 == v5->offset )
{
memcpy((char *)v3->buffer + v9, &v5->payload, v5->payload_size);// 用户更改binarysize为很大。
result = 1;
v3->offset += v5->payload_size;
return result;
}
failed:
free(v3->buffer);
v3->buffer = 0i64;
v3->seq = 0i64;
v3->totalsize = 0i64;
v3->offset = 0i64;
v3->qword20 = 0i64;
return 0;
}

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由于没有realloc或者totalsize的判断，导致第二个包的totalsize可以改成一个大值，payloadsize因此也可以变大导致一个堆溢出。

顺带一提，发送DnD操作的命令在dndCPTransportGuestRpc.hpp中。通过阅读open-vm-tools的代码，可以得出RPC的发送对应路径：

rpcv3util::SendMsg->DnDCPTransportGuestRpc::SendPacket->RpcChannel_Send->Message_Send->backdoor

0x03逆向分析

看完相关的open-vm-tools的代码之后，开始逆向vmware-vmx.exe，我的版本是12.5.2.13578，workstation是12.5.2-build4638234版本。

首先很容易通过字符串“tools.capability.dnd_version”的xref找到对应的处理函数。

my_rpcicmd_func_map_8A140()

bindfun只是把对应的参数值写入了全局变量，其实是一个表。bindfun参数4就是对应rpc命令的处理函数，而rpc命令函数的参数3和参数4分别是我们发送的RPC原始request和RPCrequest的长度。参数5和参数6是我们得到的 reply的地址和reply的长度。

可以看出这个命令有一个参数，也就是版本号。

其他的RPC命令类似，在发送“vmx.capability.dnd_version”命令的时候，对应的处理函数中如果发现当前版本和设置的版本不一致，就会调用函数创建新的 object，把原来的版本的object销毁。

my_vmx_capability_dnd_83EE0

DnD和CP的Object的size都是一样的，都是0xa8大小。vmware_vmx+9C470

0x04 漏洞利用

Amat大佬的文章中推荐用info-set和info-get来操作堆，其中info-set对应的handle函数内部很复杂，通过windbg动态调试，可以发现我们发送“info-set guestinfo.test1 “+’a'*0xa7可以创建一个0xa8大小的buffer。实际测试我在malloc和free下断点，整个info-set过程大概有10-13次malloc（size=0xa8），也有接近10次的free操作，最终剩下一个buffer。也就是说整个info-set过程干扰很大。

info-get可以读取刚刚set的值，这就没什么好说。关于windows的LFH的风水，由于info-set中有多次malloc 0xa8操作，所以比较困难。我没有什么好的办法，目前我exp成功率还是比较低。

思路大概就是把内存变成这个样子：

如果一旦没有布局成功。。vmware-vmx就会崩溃。。。

如果你正好挂了windbg调试器。那么整个host就会其卡无比（暂时无法解决。Ollydbg,immunity只适合于32位。vmware12只有64位。不过linux环境下用gdb调试居然不卡！）。未知bug。只能缓慢的对windbg调试器按q退出调试。

推荐安装windbg的pykd插件，大爱python。我写了个小脚本用来辅助调试：（其实就是打印rax）--（也可以直接用windbg打印）


          from


          pykd


          import


          import

sys

''

if

len


          (sys.argv)>


          sys.argv[


          ' '


          print


          'Object at '

hex


          (reg(


          'rax'

))

所以就可以在attach上vmx进程的时候这么输入：


          bp 7FF7E394C4D8 "!py dumprax DnD;gc;";bp 7FF7E394BF68 "!py dumprax


          CP;gc;";bp 7FF7E3DA05AB "!py dumprax vuln;gc;";bp 7FF7E3DA05DB;bp


          7ff7e38c1b2d;bp 7ff7`e38f1dc2;g

第一个地址是DnD Object malloc完毕后的下一条指令，第二个地址是CP Object的，第三个是vuln的，第四个地址是memcpy触发的地方，后面两个是gadget地址。

因为windows中进程重启后基地址还是不会变，所以只要你不重启电脑，可以一直用。

通过一些布局（运气）变成了如上的内存之后，就可以开始leak了。

主要是通过覆盖info-set的value buffer，修改value buffer内部的值，如果此时info-get读取的valuebuffer值不同，那就说明被覆盖了。

而如果溢出到了Object头部，从info-get读取的信息就会包含vtable的地址，从而泄露出程序基地址。

当然这个过程中有可能触发RtlHeapFree等堆函数然。。因为堆chunk头被覆盖，理所当然崩溃。。。

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目前来看成功率越为30%左右。不过跟环境可能有关系，一次将虚拟机大小设为2G,双核，命中率极低；将大小改为512MB,单核，命中率达到30%。

在ASLR完成后，可以通过"s -a 0 L8000000 "exploit test"来定位dnd/cp对象。

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0x05 DnD Object 覆盖

如果覆盖的是DnD Object，那么在DnD_TransportBufAppendPacket（vmware_vmx+4F0540）函数结束之后的上层函数(vmware_vmx+4FE960)会立刻发生调用。

所以在这之前，需要先在一块内存布局好vtable，原文推荐使用“unity.window.contents.chunk” 命令，这个RPC命令会把我们的参数复制进去data段上一个堆指针内部。

这个全局变量指针由命令“unity.window.contents.start” 创建。

这两个unity的命令。有反序列化操作而且没有官方文档可以看，只能自己慢慢debug，摸索出对应的结构。。具体的结构请看文章末尾的Github代码。

call之后，首先需要一个stack pivot到堆上，然后就是愉快的ROP。

需要说明的是，vmware中的data段居然是rwx的。。直接复制shellcode上去就能执行了。(用！address查看地址熟悉，内存布局)

具体的ROP见文章末尾的Github代码。

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断点参考：由于无法单步跟踪，只有通过r,kb指令打印信息。

ba r8 vmware_vmx+0xb87100 ".echo chunk_addr;r;kb;g"//chunk地址，全局固定偏移
bp vmware_vmx+0x11b2d ".echo stack_piovt;kb;g"//栈迁移
bp vmware_vmx+0x69220 ".printf \"msg:%ma\\n\",@r8;dc r8 L10;.echo;g"//vmware_vmx接收的rpci命令
bp vmware_vmx!opus_repacketizer_get_nb_frames+0x44fb40 ".echo appendbuf;kb;g"//appendbuf:my_DnD_TransportBufAppendPacket_4F0540,包拼接
bp vmware_vmx!opus_repacketizer_get_nb_frames+0x44fbdb ".echo datacopy;r r8;dc rdx;dc rcx;kb;g"//call appendbuf->memcpy;+4F05DB,包拷贝情况
ba r8 04d2c670 ".echo datacopynow;kb;gu;dq 04d2c670;g"//开始数据拷贝,04d2c670是dnd对象。
bp vmware_vmx!opus_repacketizer_get_nb_frames+0x45e00b ".echo call0;r rbx;kb;g"//分析调用rop前，vtable如何跳转
bp vmware_vmx!opus_repacketizer_get_nb_frames+0x45e01c ".echo call1;r;kb;g"//vtable调用

调用的函数过程（数据拷贝）

1.vmware_vmx接收rpci命令

2.my_rpci_command_check_69220对rpci进行检查，是否是支持的命令

3.sub_9D5F0？

4.my_finish_DnD_TransportBufAppendPacket_4FE960//函数5结束后，调用

.text:00000004FEA0B mov rcx, [rbx+8] ; r rbx
.text:00000004FEA0F mov r8, [rsp+28h+Memory]
.text:00000004FEA14 mov r9, rax
.text:00000004FEA17 mov r10, [rcx] ; r rcx
.text:00000004FEA1A xor edx, edx
.text:00000004FEA1C call qword ptr [r10+10h] ; 这里发生虚函数调用。调用伪造的虚表。

dnd+0x38存储chunk的地址，全局变量:base+0xb87118；->chunk内容:0460f1f0；->Stackpiovt_Gadget:base+0x11b2d(poi(0460f1f0+10))

5.my_DnD_TransportBufAppendPacket_4F0540

6.memcpy//dnd.transport传输的包，拷贝。

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0x06 CopyPaste Object 覆盖

如果覆盖的是CP Object，那么覆盖掉vtable之后，vmx进程不会崩溃，原文推荐使用cp命令触发vtable调用，而我用了这个Object的destructor。也就是再把版本设置回4的话，程序会调用vtable中对应的destructor.

通过上面提到的”unity.window.contents.start“命令可以设置一个qword大小的gadget在程序的数据段上，而之前已经通过leak得到了程序的基地址，所以可以得到这个gadget的指针的地址。

这个点不是特别好用，寄存器的值不是很方便，但最终依然找到了合适的gadget来利用。详细ROP见文章末尾Github 代码。

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个人调试附图：cp destructor调用过程

需要设置的断点

ba r8 03c4cf50 ".echo access_cp;r;kb;g"//在访问cp对象时触发。cp地址可以用s -a 0 L8000000 "exploit test"后确定。
bp vmware_vmx+0x33700 ".echo getchunk_stackpiovt;dq 0399b090 l40;r;kb;g"//栈迁移命令。已经调用cp虚表，进入rop.
ba r8 vmware_vmx+0xb87100 ".echo accesschunkaddr;"//访问chunkaddr,固定的全局地址。
bp vmware_vmx!opus_repacketizer_get_nb_frames+0x437120 ".echo ropnow;r;kb;g"//rop地址
bp vmware_vmx+0x69220 ".printf \"msg:%ma\\n\",@r8;dc r8;g"//vmware_vmx接收的所有rpci消息。
bp vmware_vmx!opus_repacketizer_get_nb_frames+0x44fbdb ".echo datacopy;dc rdx;dc rcx;r;kb;g"//my_TransportBufAppendPacket_4F0540，进行数据拷贝，发生溢出的地方。

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0x07 最后说两句

这个漏洞能不能稳定利用，关键在于堆布局做的怎么样，这个方面我研究不多。。以后还得继续看。长亭在这种情况能达到60-80%的成功率，太厉害了。

该漏洞在VMware Workstation 12.5.5之后被修补。

如果文章中有任何错误请在评论指出，谢谢各位表哥。

完整EXP：点我。