Windows NFS栈溢出漏洞 (CVE-2022-26937) 分析

简介

NFS全称Network File System，即网络文件系统，用于服务器和客户机之间文件访问和共享的通信，从而使客户机远程访问保存在存储设备上的数据。

CVE-2022-26937是微软5月份修复的Windows NFS中一个对NLM响应处理不当的栈溢出漏洞，攻击者可通过精心构造RPC数据包来利用此漏洞，从而劫持程序流程令服务器失陷。本文将从介绍NFS通信流程开始，对CVE-2022-26937漏洞进行分析，希望能够帮助读者了解NFS协议以及其通信流程中可能存在的不安全问题。

01 NFS通信流程

nfs是基于RPC远程过程调用协议来实现通信，RPC工作机制如下:

1. 客户端程序通过执行RPC系统调用的方式发送调用号与参数到服务端。

2. 服务端在收到客户端的系统调用请求后，本地执行对应系统调用，然后将结果返回给服务进程。

3. 服务进程将收到的结果封装后发送给客户端。

4. 客户端接受执行结果，继续执行。

这其中PRC结构如下表所示

Offset Size(bytes) Description
0x00 4 XID
0x04 4 Message Type (Call: 0)
0x08 4 RPC Version
0x0C 4 Program (e.g., 100000: portmap)
0x10 4 Program Version
0x14 4 Procedure
0x18 4 Credentials Flavour (e.g., AUTH_UNIX: 1)
0x1c 4 Credentials Length (q)
0x20 q Credentials
0x20+q 4 Verifier Flavour (e.g., AUTH_NULL: 0)
0x24+q 4 Verifier Length: w
0x28+q w Verifier
0x28+q+w N Program-specific data

有了如上结构，我们就可以伪造客户端跟服务器进行通信，比如构造如下请求。

由上，我们伪造客户端发送GETPORT CALL NLM的系统调用，来获取服务器NLM运行端口，服务器执行对应系统调用后将端口号发送给客户端。

NLM结构如下表

Offset Size(bytes) Description
0x00 4 cookie length : w
0x04 w cookie contents
0x04+w 4 exclusive
0x08+w 4 lock caller_name length : q
0x0c+w q lock caller_name contents
0x0c+w+q 4 fh length : e
0x10+w+q e fh Filehandle
0x10+w+q+e 4 owner length : r
0x14+w+q+e r owner contents
0x14+w+q+e+r 4 svid
0x18+w+q+e+r 4 l_offset
0x1c+w+q+e+r 4 l_len
0x20+w+q+e+r 244 data

有了如上结构，我们就可以伪造NLM协议向服务器发送请求。

如上图，我们伪造NLM协议包向服务器发送TEST_MSG请求，服务器会发送一个GETADDR来检索客户端ip地址等信息。

02 漏洞分析

当Windows NFS服务响应NLM调用时，会根据客户端发送系统调用程序号判断是否为异步过程，这其中NLM支持的过程列表如下[1]:

/*
* NLM procedures
*/
program NLM_PROG {
version NLM_VERSX {
/*
* synchronous procedures
*/
void NLM_NULL(void) = 0;
nlm_testres NLM_TEST(struct nlm_testargs) = 1;
nlm_res NLM_LOCK(struct nlm_lockargs) = 2;
nlm_res NLM_CANCEL(struct nlm_cancargs) = 3;
nlm_res NLM_UNLOCK(struct nlm_unlockargs) = 4;
/*
* server NLM call-back procedure to grant lock
*/
nlm_res NLM_GRANTED(struct nlm_testargs) = 5;
/*
* asynchronous requests and responses
*/
void NLM_TEST_MSG(struct nlm_testargs) = 6;
void NLM_LOCK_MSG(struct nlm_lockargs) = 7;
void NLM_CANCEL_MSG(struct nlm_cancargs) =8;
void NLM_UNLOCK_MSG(struct nlm_unlockargs) = 9;
void NLM_GRANTED_MSG(struct nlm_testargs) = 10;
void NLM_TEST_RES(nlm_testres) = 11;
void NLM_LOCK_RES(nlm_res) = 12;
void NLM_CANCEL_RES(nlm_res) = 13;
void NLM_UNLOCK_RES(nlm_res) = 14;
void NLM_GRANTED_RES(nlm_res) = 15;
/*
* synchronous non-monitored lock and DOS file-sharing
* procedures (not defined for version 1 and 2)
*/
nlm_shareres NLM_SHARE(nlm_shareargs) = 20;
nlm_shareres NLM_UNSHARE(nlm_shareargs) = 21;
nlm_res NLM_NM_LOCK(nlm_lockargs) = 22;
void NLM_FREE_ALL(nlm_notify) = 23;
} = 3;
} = 100021;

以对NLM_TEST_MSG调用的处理为例，在NlmDispatch函数中可以看出不论是同步的NLM_TEST还是异步处理的NLM_TEST_MSG最终都将走向NlmTestLock()函数处理。

v10 = *v27;
v13 = (*v27 + 0xD8i64);
v6 = *v13;
if ( v6 == 1 )
{
LABEL_54:
v19 = NlmTestLock(v10);
LABEL_85:
v5 = v19;
if ( v19 >= 0 )
goto LABEL_90;
v9 = NfsDeviceExtension;
goto LABEL_87;
}
if ( v6 != 2 )
{
if ( v6 != 3 )
{
if ( v6 != 4 )
{
if ( v6 != 5 )
{
if ( v6 == 6 )
goto LABEL_54;
...
}

而在NlmTestLock()函数中则判断系统调用为NLM_TEST_MSG后调用NlmGetClientAddressAndConnection()函数。

__int64 NlmTestLock(__int64 a1){
...
if ( *(_DWORD *)(a1 + 0xD8) == 6 )
{
v5 = NlmGetClientAddressAndConnection(
*(_QWORD *)(a1 + 48),
(__int64)(v7 + 0x30),
(unsigned __int16 *)v7 + 38,
*((_DWORD *)v7 + 27),
*((_DWORD *)v7 + 28),
*((_DWORD *)v7 + 26),
&v28,
&v33,
&v30,
&v29);
...
}
}

该函数实现接受客户端响应包以获得客户端ip地址等信息，而该函数在处理ipv6响应包时，由于没有对返回的地址字符串进行长度验证，从而导致栈溢出。

调用OncRpcSendCallWaitReply函数接受客户端响应包。

 if ( v40 >= 0 )
{
v40 = OncRpcSendCallWaitReply(v65, v105, v63, 0x7530i64, &v106);
if ( v40 >= 0 )
v40 = NlmSendWait(&v106);
if ( v105 )
{
OncRpcConnectionClose(v105);
v105 = 0i64;
}
}

重点在于对响应包v106的处理，首先判断此次调用ip类型，v103在函数开始进行了赋值，如果a2指针的值为2，对应ipv4的响应包，反之对应ipv6。

_int64 __fastcall NlmGetClientAddressAndConnection(__int64 a1, __int64 a2, unsigned __int16 *a3,.,.,., _LIST_ENTRY **a10)
v27 = *(_WORD *)a2 == 2;
...
v103 = v27;

如果v103=true，进入ipv4处理,将客户端端口赋值给v104,反之进入ipv6响应，将客户端返回包字符串长度赋值给v78后将返回包字符串赋值给v83，然后调用memmove()函数将包含有客户端地址信息的返回包复制到v118上，v118为栈上固定长度的数组。但是，这里没有对地址长度进行大小验证，导致如果响应的地址字符串大于一定长度，就会导致栈溢出。

 if ( v103 ) // ipv4
{
if (
...
}
v104 = v71;
}
else // ipv6
{
v115[1] = 96;
v116 = v118;
if ( *(int *)(v106 + 0x108) >= 0
&& (v72 = *(_QWORD *)(v106 + 0x48)) != 0
&& ((v73 = *(_DWORD *)(v72 + 64) - *(_DWORD *)(v72 + 56), v74 = *(_DWORD *)(v72 + 76), v74 < v73) ? (v75 = 0) : (v75 = v74 - v73),
v75 >= 4) )
{
v76 = _byteswap_ulong(**(_DWORD **)(v72 + 64)); //将ip size 更改端后赋值
*(_QWORD *)(*(_QWORD *)(v106 + 72) + 64i64) += 4i64; //此时指向ip。
}
else
{
v76 = XdrDecodeIntSlow(v106);
}
v77 = v106;
v115[0] = v76;
v78 = v76; // 这里将返回包长度赋值后并没有对其长度进行判断
if ( *(int *)(v106 + 0x108) < 0
|| ((v79 = *(_QWORD *)(v106 + 0x48)) == 0
|| (v80 = *(_DWORD *)(v79 + 0x40) - *(_DWORD *)(v79 + 56), v81 = *(_DWORD *)(v79 + 76), v81 < v80) ? (v82 = 0) : (v82 = v81 - v80),
v82 < (unsigned int)v78) )
{
XdrDecodeOpaqueSlow(v106, (unsigned int)v78, v118);
}
else
{
v83 = 0i64;
if ( v79 )
v83 = *(const void **)(v79 + 0x40); // v83 = 指向data的指针
memmove(v118, v83, v78); //overflow
...
v66 = 0;
v118[v78] = 0;
}

我们这里构造0x800大小的响应字符串，可以看到rcx此时距离rbp只有0x30，但是r8长度却有0x800大小，最终导致栈溢出。

1: kd> r
rax=00000000000008d4 rbx=01d8afece5a0aac9 rcx=ffffc401bcf1f400
rdx=ffff8809f3ded01c rsi=0000000000000000 rdi=ffff8809f2648070
rip=fffff809b007620f rsp=ffffc401bcf1f330 rbp=ffffc401bcf1f430
r8=0000000000000800 r9=fffff809aff77140 r10=ffffc401baa9f780
r11=ffffc401bcf1f300 r12=0000000000000000 r13=00000000b5860100
r14=ffff8809f375a400 r15=0000000000000800
iopl=0 nv up ei ng nz na po nc
cs=0010 ss=0018 ds=002b es=002b fs=0053 gs=002b efl=00000286
nfssvr!NlmGetClientAddressAndConnection+0x88b:
fffff809`b007620f e82c690200 call nfssvr!memcpy (fffff809`b009cb40)
1: kd> p
nfssvr!NlmGetClientAddressAndConnection+0x890:
fffff809`b0076214 488b4748 mov rax,qword ptr [rdi+48h]
1: kd> dd ffffc401bcf1f400
ffffc401`bcf1f400 41414141 41414141 41414141 41414141
ffffc401`bcf1f410 41414141 41414141 41414141 41414141
ffffc401`bcf1f420 41414141 41414141 41414141 41414141
ffffc401`bcf1f430 41414141 41414141 41414141 41414141
ffffc401`bcf1f440 41414141 41414141 41414141 41414141
ffffc401`bcf1f450 41414141 41414141 41414141 41414141
ffffc401`bcf1f460 41414141 41414141 41414141 41414141
ffffc401`bcf1f470 41414141 41414141 41414141 41414141
1: kd> k
# Child-SP RetAddr Call Site
00 ffffc401`bcf1f330 41414141`41414141 nfssvr!NlmGetClientAddressAndConnection+0x890
01 ffffc401`bcf1f4c0 41414141`41414141 0x41414141`41414141
02 ffffc401`bcf1f4c8 41414141`41414141 0x41414141`41414141

03 修复

在更新后，加入了对返回通用地址字符串长度的判断，从而杜绝了栈溢出的发生。

参考

[1] https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9629799/chap10.htm

[2] https://www.zerodayinitiative.com/blog/2022/6/7/cve-2022-26937-microsoft-windows-network-file-system-nlm-portmap-stack-buffer-overflow

[3] https://github.com/omair2084/CVE-2022-26937

[4] https://msrc.microsoft.com/update-guide/vulnerability/CVE-2022-26937

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