关于libStagefright系列漏洞分析

文章对应着CVE-2015-{1538,1539,3824,3826,3827,3828,3829}7个CVE，具体映射关系目前不明。此次安全漏洞号称影响“95%”安卓手机的安全。通过跟进此次漏洞的攻击面来看，这种说法毫不夸张，外界报道的关于一个彩信就直接打下机器的说法也是可信的。但这也仅仅是众多攻击面中的一条而已。

1. 攻击面分析libStagefright默认会被mediaserver使用，也就是说，如果恶意的视频文件有机会被mediaserver处理到，该漏洞就有机会触发，举例：

 在最新版的Chrome43版中打开一个video链接（mp4），无需点击自动触发

 开机同样是一个触发点，mediaprovider会扫描sd卡里的所有文件，并且尝试去解析，恩开机自启动

1.1. 代码分析

1.1.1. No1 heap 读越界

1. status_t MPEG4Extractor::parseChunk(off64_t *offset, int depth) { 2. uint32_t hdr[2]; 3. uint64_t chunk_size = ntohl(hdr[0]); 4. uint32_t chunk_type = ntohl(hdr[1]); 5. 6. switch(chunk_type) {

只有下面几种chunk_type才会触发分支parse3GPPMetaData：

1. case FOURCC('t', 'i', 't', 'l'): 2. case FOURCC('p', 'e', 'r', 'f'): 3. case FOURCC('a', 'u', 't', 'h'): 4. case FOURCC('g', 'n', 'r', 'e'): 5. case FOURCC('a', 'l', 'b', 'm'): 6. case FOURCC('y', 'r', 'r', 'c'): 7. { 8. *offset += chunk_size; 9. 10. status_t err = <span style="color: #ff0000;">parse3GPPMetaData</span>(data_offset, chunk_data_size, depth); 11. 12. if (err != OK) { 13. return err; 14. } 15. 16. break; 17. }

status_t MPEG4Extractor::parse3GPPMetaData(off64_t offset, size_t size, int depth) { 1. if (size < 4) { 2. return ERROR_MALFORMED; 3. } 4. 5. uint8_t *buffer = new (std::nothrow) uint8_t[size]; 6. if (buffer == NULL) { 7. return ERROR_MALFORMED; 8. } 9. <span style="color: #ff0000;">if (mDataSource->readAt(</span> 10. <span style="color: #ff0000;">offset, buffer, size) != (ssize_t)size) {</span> 11. delete[] buffer; 12. buffer = NULL; 13. 14. return ERROR_IO; 15. }

然后，这个类似strcpy，所以就是mFileMetaData->setCString(metadataKey, (const char *)buffer + 6);

https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/android-5.1.1_r8/media/libstagefright/MetaData.cpp

1. bool MetaData::setCString(uint32_t key, const char *value) { 2. return setData(key, TYPE_C_STRING, value, <span style="color: #ff0000;">strlen</span>(value) + 1); 3. }

1. bool MetaData::setData( 2. uint32_t key, uint32_t type, const void *data, size_t size) { 3. bool overwrote_existing = true; 4. 5. ssize_t i = mItems.indexOfKey(key); 6. if (i < 0) { 7. typed_data item; 8. i = mItems.add(key, item); 9. 10. overwrote_existing = false; 11. } 12. 13. typed_data &item = mItems.editValueAt(i); 14. 15. item.setData(type, data, size); 16. 17. return overwrote_existing; 18. }

注意到size是动态的，所以这里一般不会溢出，但会出现读越界。

1. void MetaData::typed_data::setData( 2. uint32_t type, const void *data, size_t size) { 3. clear(); 4. 5. mType = type; 6. <span style="color: #ff0000;">allocateStorage</span>(size); 7. memcpy(storage(), data, size); 8. }

第二个是under flow，如果size<6，那么len16会很大，会对buffer（还是刚才的heap）后面很大一片内存作bswap_16操作，写的内容不太可控

1. if (metadataKey > 0) { 2. bool isUTF8 = true; // Common case 3. char16_t *framedata = NULL; 4. int len16 = 0; // Number of UTF-16 characters 5. 6. // smallest possible valid UTF-16 string w BOM: 0xfe 0xff 0x00 0x00 7. if (size - 6 >= 4) { 8. len16 = ((size - 6) / 2) - 1; // don't include 0x0000 terminator 9. framedata = (char16_t *)(buffer + 6); 10. if (0xfffe == *framedata) { 11. // endianness marker (BOM) doesn't match host endianness 12. for (int i = 0; i < len16; i++) { 13. framedata[i] = <span style="color: #ff0000;">bswap_16</span>(framedata[i]); 14. } 15. // BOM is now swapped to 0xfeff, we will execute next block too }

然后是mpeg tx3g tag的，chunk_size是uint，与size之和溢出，导致实际分配比size小的内存。后面的memcpy heap overflow，写入的data应该是可控的。

1.1.4. No4 heap 越界读

当chunk_data_size=SIZE_MAX时，+1导致分配0长度的内存，后面的readAt会边读文件边写入buffer，在读到文件结束之前已经导致了heap write 越界。由于覆盖数据来自文件，所以内容与长度都是可控的。

1.1.6. No6 Integer overflow

处理stsc这种tag时，调用了setSampleToChunkParams方法

1. case FOURCC('s', 't', 's', 'c'): 2. { 3. status_t err = 4. mLastTrack->sampleTable->setSampleToChunkParams( 5. data_offset, chunk_data_size); 6. 7. *offset += chunk_size; 8. 9. if (err != OK) { 10. return err; 11. } 12. 13. break; 14. }

这个方法内有integer overflow，主要是循环过程中，在计算类似mSampleToChunkEntries[i].startChunk的时候，内部实际上是按照i*sizeof(SampleToChunkEntry)+ offset(startChunk)来计算的，这里可能overflow，但从这里看不一定造成内存破坏，可能会干扰执行逻辑。

https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/android-5.1.1_r8/media/libstagefright/SampleTable.cpp

1. mSampleToChunkEntries = 2. new SampleToChunkEntry[mNumSampleToChunkOffsets]; 3. 4. for (uint32_t i = 0; i < mNumSampleToChunkOffsets; ++i) { 5. uint8_t buffer[12]; 6. if (mDataSource->readAt( 7. mSampleToChunkOffset + 8 + i * 12, buffer, sizeof(buffer)) 8. != (ssize_t)sizeof(buffer)) { 9. return ERROR_IO; 10. } 11. 12. CHECK(U32_AT(buffer) >= 1); // chunk index is 1 based in the spec. 13. 14. // We want the chunk index to be 0-based. 15. mSampleToChunkEntries[i].startChunk = U32_AT(buffer) - 1; 16. mSampleToChunkEntries[i].samplesPerChunk = U32_AT(&buffer[4]); 17. mSampleToChunkEntries[i].chunkDesc = U32_AT(&buffer[8]); 18. }

所以补丁增加了校验

+ if (SIZE_MAX / sizeof(SampleToChunkEntry) <= mNumSampleToChunkOffsets) + return ERROR_OUT_OF_RANGE;

1.1.7. No7 parseESDescriptor Integer overflow

这里的主要问题是只在开始检查了size>=3，然后就-2，–，后面又继续几次-2,-length都没法保证不溢出。

1. status_t ESDS::parseESDescriptor(size_t offset, size_t size) { 2. if (size < 3) { 3. return ERROR_MALFORMED; 4. } 5. 6. offset += 2; // skip ES_ID 7. size -= 2; 8. 9. unsigned streamDependenceFlag = mData[offset] & 0x80; 10. unsigned URL_Flag = mData[offset] & 0x40; 11. unsigned OCRstreamFlag = mData[offset] & 0x20; 12. 13. ++offset; 14. --size; 15. 16. if (streamDependenceFlag) { 17. offset += 2; 18. <span style="color: #ff0000;">size -= 2;</span> 19. } 20. 21. if (URL_Flag) { 22. if (offset >= size) { 23. return ERROR_MALFORMED; 24. } 25. unsigned URLlength = mData[offset]; 26. offset += URLlength + 1; 27. <span style="color: #ff0000;">size -= URLlength + 1;</span> 28. } 29. 30. if (OCRstreamFlag) { 31. offset += 2; 32.<span style="color: #ff0000;"> size -= 2;</span> 33. 34. if ((offset >= size || mData[offset] != kTag_DecoderConfigDescriptor) 35. && offset - 2 < size 36. && mData[offset - 2] == kTag_DecoderConfigDescriptor) { 37. // Content found "in the wild" had OCRstreamFlag set but was 38. // missing OCR_ES_Id, the decoder config descriptor immediately 39. // followed instead. 40. offset -= 2; 41. size += 2; 42. 43. ALOGW("Found malformed 'esds' atom, ignoring missing OCR_ES_Id."); 44. } 45. } 46. 47. if (offset >= size) { 48. return ERROR_MALFORMED; 49. } 50. 51. uint8_t tag; 52. size_t sub_offset, sub_size; 53. status_t err = <span style="color: #ff0000;">skipDescriptorHeader</span>( 54. offset, size, &tag, &sub_offset, &sub_size);

虽然没直接看到溢出的size造成影响，但可能会造成开发者未预料到的逻辑。

1. do { 2. if (size == 0) { 3. return ERROR_MALFORMED; 4. } 5. 6. uint8_t x = mData[offset++]; 7. --size; 8. 9. *data_size = (*data_size << 7) | (x & 0x7f); 10. more = (x & 0x80) != 0; 11. } 12. while (more);

1.1.8. No8 SampleTable Integer overflow

https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/android-5.1.1_r8/media/libstagefright/SampleTable.cpp

32位uint相乘，然后将结果转化为64位uint

1. uint32_t mTimeToSampleCount; 2. mTimeToSampleCount = U32_AT(&header[4]); 3. uint64_t allocSize = mTimeToSampleCount * 2 * sizeof(uint32_t); 4. if (allocSize > SIZE_MAX) { 5. return ERROR_OUT_OF_RANGE; 6. } 7.

这里存在溢出问题，虽然未看到直接的影响，但可能造成后面的检查误判。修复方法如下：

- uint64_t allocSize = mTimeToSampleCount * 2 * sizeof(uint32_t); + uint64_t allocSize = mTimeToSampleCount * 2 * (uint64_t)sizeof(uint32_t);

1.2. 总结

前面1-8个漏洞有相似之处。

No1 : 一段数据被计算strlen，然后分配内存并strcpy，但这段数据并非一定以’/0’结束，所以导致读越界

No2-5：都是tag前的4字节size没有校验，可以任意取值，导致一系列的size计算问题。如下图所示，所有tag4字节前面都有4字节的size：

No6-8：都是integer overflow，但没有看到直接内存破坏的错误。可能会造成数据异常等。

1.3. POC

1到5这5个漏洞的触发路径非常明了。都是在parseChunk遇到某种特殊tag时，分支处理逻辑出现问题。所以构造poc只需要修改对应的tag即可。

特别是2-4，都是tag前的4字节size出现问题。只需要调整对应的size。

以下的POC是针对no3，将其中一个trak tag修改为tx3g，然后将前面的size修改为4个FF

07-28 20:16:10.888: I/DEBUG(247): *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** 07-28 20:16:10.888: I/DEBUG(247): Build fingerprint: 'Xiaomi/cancro/cancro:4.4.4/KTU84P/4.8.22:user/release-keys' 07-28 20:16:10.888: I/DEBUG(247): Revision: '0' <span style="color: #ff0000;">07-28 20:16:10.888: I/DEBUG(247): pid: 10928, tid: 10945, name: Binder_4 >>> /system/bin/mediaserver <<< 07-28 20:16:10.888: I/DEBUG(247): signal 11 (SIGSEGV), code 1 (SEGV_MAPERR), fault addr 00000004</span> 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): r0 00000000 r1 63707274 r2 b187a6e8 r3 00000000 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): AM write failure (32 / Broken pipe) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): r4 b187a6f8 r5 00000000 r6 b8100ed0 r7 b187aa28 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): r8 74783367 r9 b66dc904 sl 000000a9 fp 00000000 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): ip b66267b7 sp b187a690 lr b6df08df pc b664346e cpsr 60010030 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d0 0000000000000000 d1 0000000000000000 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d2 0000000000000000 d3 0000000000000000 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d4 3fd1cb8765719d59 d5 bebbbb3f58eabe9c 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d6 3e66376972bea4d0 d7 3ecccccd3ecccccd 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d8 0000000000000000 d9 0000000000000000 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d10 0000000000000000 d11 0000000000000000 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d12 0000000000000000 d13 0000000000000000 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d14 0000000000000000 d15 0000000000000000 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d16 3930373039303032 d17 2e37343932373154 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d18 006900640065006d d19 004d0049002e0061 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d20 0061006900640065 d21 00790061006c0050 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d22 006c004300720065 d23 0074006e00650069 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d24 3f77ff86776369e9 d25 bf77ff86919d591e 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d26 3fe0000000000000 d27 4000000000000000 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d28 3ffe542fa9d0152a d29 bfbcb8765719d592 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): d30 3ff0000000000000 d31 3fd1cb8765719d59 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): scr 20000010 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): backtrace: 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): <span style="color: #ff0000;">#00 pc 0006846e /system/lib/libstagefright.so (android::MPEG4Extractor::parseChunk(long long*, int)+4345)</span> 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #01 pc 000675fb /system/lib/libstagefright.so (android::MPEG4Extractor::parseChunk(long long*, int)+646) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #02 pc 00068a8b /system/lib/libstagefright.so (android::MPEG4Extractor::readMetaData()+46) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #03 pc 00068d31 /system/lib/libstagefright.so (android::MPEG4Extractor::countTracks()+4) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #04 pc 00092077 /system/lib/libstagefright.so (android::ExtendedUtils::MediaExtractor_CreateIfNeeded(android::sp<android::MediaExtractor>, android::sp<android::DataSource> const&, char const*)+206) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #05 pc 00075a43 /system/lib/libstagefright.so (android::MediaExtractor::Create(android::sp<android::DataSource> const&, char const*)+566) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #06 pc 0005a00b /system/lib/libstagefright.so (android::AwesomePlayer::setDataSource_l(android::sp<android::DataSource> const&)+10) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #07 pc 0005b519 /system/lib/libstagefright.so (android::AwesomePlayer::setDataSource(int, long long, long long)+136) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #08 pc 00034319 /system/lib/libmediaplayerservice.so (android::MediaPlayerService::Client::setDataSource(int, long long, long long)+196) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): <span style="color: #ff0000;">#09 pc 00059b2d /system/lib/libmedia.so (android::BnMediaPlayer::onTransact(unsigned int, android::Parcel const&, android::Parcel*, unsigned int)+332)</span> 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247):<span style="color: #ff0000;"> #10 pc 00019225 /system/lib/libbinder.so (android::BBinder::transact(unsigned int, android::Parcel const&, android::Parcel*, unsigned int)+60)</span> 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #11 pc 0001d799 /system/lib/libbinder.so (android::IPCThreadState::executeCommand(int)+508) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #12 pc 0001db17 /system/lib/libbinder.so (android::IPCThreadState::getAndExecuteCommand()+38) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #13 pc 0001db8d /system/lib/libbinder.so (android::IPCThreadState::joinThreadPool(bool)+48) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #14 pc 000219f5 /system/lib/libbinder.so 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #15 pc 0000ea5d /system/lib/libutils.so (android::Thread::_threadLoop(void*)+216) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #16 pc 0000e58f /system/lib/libutils.so 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #17 pc 0000d248 /system/lib/libc.so (__thread_entry+72) 07-28 20:16:10.978: I/DEBUG(247): #18 pc 0000d3e0 /system/lib/libc.so (pthread_create+240)

从trace看出，这里是通过binder来调用media server提供的接口，进而对视频处理解析过程崩溃。所以溢出在media server进程。1.4. 防护

由于media是安卓中非常核心的一个服务（虽然权限不高），大量的功能都涉及到这个服务。如果仅仅stop media来停止这个服务，手机基本无法使用，例如无法显示出桌面。

在短信app中，通过设置（可在小米，华为等手机中找到这个选项）可以关闭彩信自动下载，降低风险。

但这样无法防止例如sdcard根目录, 下载目录， bluetooth这些目录被通过各种渠道发送过来的恶意视频（浏览器自动下载，usb拷贝，bluetooth，微信等），当用户一旦打开文件浏览或图库app，甚至在浏览器中直接访问视频也会被攻击。

所以大家开心的等补丁吧！