CVE-2023-28252在野提权漏洞样本分析

综述

卡巴斯基披露^[1]该在野0day提权漏洞是一个越界写入（增量）漏洞，当目标系统试图扩展元数据块时被利用来获取system权限———Windows中最高的用户权限级别。该漏洞允许改变基础日志文件，作为回报，迫使系统将基础日志文件中的假元素视为真实元素。其通过改变指向内存中一个特定的公共日志文件系统（CLFS）结构的偏移值，使之指向一个恶意结构。此外其在用户层面提供一个指向受控内存的指针，以获得内核的读/写权限。CLFS结构是Windows操作系统使用的CLFS通用日志系统的一部分，它由物理日志文件、日志流、日志记录等组成。

该在野0day提权漏洞已被Nokoyawa 勒索团伙使用，以用于部署勒索软件前获取目标系统的system权限。

Microsoft 在四月补丁日修复该漏洞^[2]，并将其标记为CVE-2023-28252（Windows 通用日志文件系统驱动程序特权提升漏洞）。下图是在打补丁前系统上的运行截图，通过漏洞利用完成提权。

漏洞样本分析

该样本本身通过themida进行了保护，因此需要调试时过掉一开始的反调试，之后就和正常的样本分析差不多了，通过对exp样本的分析发现，该漏洞在利用及代码实现上和去年CVE-2022-37969非常相似。如下图所示，样本运行前首先清空对应的工作目录，之后调用fun_osVersioncheck/fun_osVersioncheck获取系统版本，并通过fun_osVersioncheck获取对应读取系统及当前进程的内核偏移，并初始化一系列内存。

这里fun_osVersioncheck/fun_osVersioncheck的实现和CVE-2022-37969基本保持一致，甚至初始化的关键数据结构也没有太大的变动，如下图所示，该图出自zscaler的安全研究员针对CVE-2022-37969的分析^[3]。

通过动态地址获取的方式分别从clfs.sys/ntoskrnl.exe中获取函数ClfsEarlierLsn，ClfsMgmtDeregisterManagedClient，RtlClearBit/ PoFxProcessorNotification，SeSetAccessStateGenericMapping，其中ClfsMgmtDeregisterManagedClient及PoFxProcessorNotification这两个工具函数在CVE-2022-37969中被没有使用。

在0x5000000位置分配0x1000000长度的内存，注意0x5000000这个地址的使用也和CVE-2022-37969一致。

接下来获取NtFsControlFile函数地址，并通过ZwQuerySystimeInformation获取PipeAttributer的内核对象地址，在0xFFFFFFFF上分配长度为4096的内存，并以此部署system Process token，熟悉CVCE-2022-37969利用的话就知道这个位置使用于辅助ClfsEarlierLsn/SeSetAccessStateGenericMapping进行最终的内存写入。

进入该exp 的核心部分，函数fun_prepare中通过CreateLogFile创建第一个log file，这里称之为trigger clfs，之后循环调用fun_trigger再次创建10个log file，这里称之为spray clfs[i]

细看fun_prepare/fun_trigger这两个函数中的log file是如何构造的，首先是fun_prepare，核心部分代码如下所示：

可以看到其主要是修改了CLFS log Block Header Record offsets Array[12]的位置，此外依次在base block及base block shadow的other data中修改了16个字节的数据，这里注意base block及base block shadow一致。

之后通过写入clfs文件，并修复对应的crc校验值，最后调用AddLogContainer增加一个log container，需要注意对应的trigger clfs base block 内核地址para_clfsKerneladdress通过ZwQuerySystemInforation搜索的方式获取，其原理是通过搜索0x7a00大小标志位clfs的pool，类似包括pipeAttribute的内核地址也是通过该方式获取。

Spray clfs[i]中修改的位置就比较分散了

这里注意Spray clfs[i]生成之后，在这个位置并没有调用AddLogContainer

Spray clfs[i]中响应的结构如下所示，重点需要注意的位置是control block及control blok shadow两个对应的位置做了修改，control blok shadow中被修改为了0x13，此外base block中的cbsyblozone被设置为0x65c8，其对应的base block位置保持一致。

之后，代码进行了一系列内存spray的操作。首先trigger clfs 对应的内核base block内核地址+0x30的位置被循环赋值到一个数组v93中，然后两次调用函数fun_pipeSpray，对应的参数分别为0x5000及0x4000。

fun_pipeSpray为一个pipe的spray，其根据参数传入的数量生成指定数量对数的pipe(read/write)，第一次fun_pipeSpray调用传入0x5000，因此生成了0x5000对pipe(read/write)，这里统一将这0x5000对pipe称之为pipeA，第二次的0x4000对称之为pipeB。

遍历0x5000对pipA，并调用其writepipe写入包含trigger clfs base block + 0x30的数组v93，遍历结束，从pipeA(0x2000偏移)，第174对pipe开始释放，一共释放0x667对pipe对。

释放结束后，紧接着通过前面的spray[i] clfs循环调用CreateLogFiles，这里大概率就是一处内存占位，用CreateLogFiles调用中某一处内存对象占据前面pipA中释放的pipe对。

CreateLogFiles循环占位结束后，遍历0x4000对pipB，并调用其writepipe写入前面数组v93。

这一系列操作结束后的内存结构如下

start of pipA(trigger clfs + 0x30) ... spray clfs[i] ....pipB(trigger clfs + 0x30)..end of pipA(trigger clfs + 0x30)

完成内存spray之后，遍历spray clfs[i]，为每一个 spray clfs调用AddLogContainer以增加一个log container，之后布局0x5000000中的内存空间。

完成0x5000000的内存布局后，调用CreateLogFile，此时调用的clfs对象是trigger clfs，CreateLogFile调用完成即可通过fun_NtFsControlFile读取system process的token，从这里就可以看到CreateLogFile调用之后应该就触发了漏洞，完成了和之前CVE-2022-36979一样的操作，即执行了内存0x50000000中的内容，完成了对PipeAttribute内核对象的修改，从而使得fun_NtFsControlFile能实现任意地址读取。

之后重复调用CreateLogFile触发漏洞，完成进程token的替换。

此外样本中同样也支持修改priviousMod，实现任意地址读写来提权的方式。

通过分析以上的利用代码可以发现，该漏洞在利用上和之前的CVE-2022-36979有很多类似的地方，关键在于通过漏洞疑似修改了container pointer，在该漏洞中container pointer疑似被指向0x5000000，攻击通过布局0x5000000，依赖以下工具函数实现任意地址写入，这里同样和CVE-2022-36979类似，但是，该工具链中增加了函数：

PoFxProcessorNotification
ClfsMgmtDeregisterManagedClient

最终的调用链为：

PoFxProcessorNotification
ClfsMgmtDeregisterManagedClient
ClfsEarlierLsn
SeSetAccessStateGenericMapping

该漏洞利用和CVE-2022-36979的不同之处在于，CVE-2022-36979中漏洞本身的触发很简单，但在触发前进行更为复杂的操作，这里我们将其触发前的代码操作进行一下总结。

1. Fun_prepare中生成一个trigger clfs，其中对应的位置被设定为0x5000000，并调用AddLogContainer。

2. CreateLogFile创建10个spray clfs[i]

3. trigger clfs的base block address+0x30被pipe spray，具体如下：

3-1.0x5000对 pipeA(read/write)

3-2.0x4000对 pipeB(read/write)

3-3.pipeA写入包含12个trigger clfs base block address+0x30地址的数组

3-4.pipeA(0x2000偏移)，第174对pipe开始释放，一共释放0x667对

3-5.10个spray clfs再次调用CreateLogFile，这里应该是为了占位前一步中释放的0x667对pipe

3-6.遍历pipeB写入包含12个trigger clfs base block address+0x30地址的数组

spray完毕后大致的内存如下：

pipA

0x2000

...

spray clfs[n] size 0f 7a00 + 0xDB对pipB

...

0xACDA(0x2000 + 0x667 * 16)

end

4. 遍历针对第n个spray clfs[i]调用AddLogContainer

5. 针对trigger clfs调用CreateLogFile

结合上述的流程，这里猜测第四步中第n个spray clfs[i]调用AddLogContainer将会导致下述内存结构中spray clfs[i]通过相邻的pipB(trigger clfs + 0x30)对trigger clfs base block内存进行破坏，从而导致之后第五步trigger clfs调用CreateLogFile时调用了错误的container pointer，该pointer指向0x500000，最终进入攻击者控制的内存中，并通过一系列辅助函数链最终达成任意地址写。

start of pipA(trigger clfs + 0x30) ... spray clfs[i] ....pipB(trigger clfs + 0x30)..end of pipA(trigger clfs + 0x30)

漏洞原理分析

第一步需要确认我们的猜测是否正确，即是否是调用了错误的container pointer，该pointer指向0x500000，这里最简单的方法就是针对CLFS!ClfsEarlierLsn下断点，因为该函数是0x500000这段内存函数调用链的开始，通过它可以找到漏洞触发时是如何进入到该地址执行的。

针对函数CLFS!ClfsEarlierLsn下断点，CreatelogFile函数调用完毕之后，内核中触发进入了CLFS!ClfsEarlierLsn调用。

往上回溯，CLFS!ClfsEarlierLsn是通过0x500000这个位置进入，且这里从代码上看，大概率是破坏了对应的container pointer。

进入CLFS!ClfsEarlierLsn调用。

触发0x500000内存代码执行的函数为CLFS!CClfsBaseFilePersisted::CheckSecureAccess，可以看到恶意的container pointer来自v29，而v29来自于函数CLFS!CClfsBaseFile::GetSymbol。

CLFS!CClfsBaseFile::GetSymbol中v29的值来自于v17，v17由BaseLogRecord + v6共同决定，这里BaseLogRecord是一个固定的值，因此需要看看v6来自于哪里，通过代码可知，v6的值为函数CLFS!CClfsBaseFile::GetSymbol的第二个参数传入。

因此返回CLFS!CClfsBaseFilePersisted::CheckSecureAccess，可以看到CLFS!CClfsBaseFile::GetSymbol的第二个参数为poi(BaseLogRecord + 0xCA)。

这里在CLFS!CClfsBaseFilePersisted::CheckSecureAccess下断，可以看到传入CLFS!CClfsBaseFile::GetSymbol前poi(BaseLogRecord + 0xCA)的值是0x1570。

作为CLFS!CClfsBaseFile::GetSymbol的第二个参数传入。

计算返回对应的v29，如下所示，返回指针的0x18位置就指向0x5000000，细心的读者可以发现该指针指向的位置其实就是trigger clfs中other data域中构造的内容。

之后代码会依次检测该指针附近的几个值是否符合规定，这些检测的字段也都是trigger clfs一开始构造的部分。

对应的检测代码如下所示

之后返回CLFS!CClfsBaseFilePersisted::CheckSecureAccess，通过v29指向的0x5000000进行寻址.

获取对应的0x5010000地址指向的指针，这些都是由攻击者控制，因此最终进入0x5010000上由攻击者部署的CLFS!ClfsEarlierLsn地址执行。

从上文中可知代码执行的关键在于0x1570，该值导致container poiner的寻址错误，直接将攻击者构造的other data字段中数据作为container pointer处理，因此我们需要知道0x1570来自何处。

Exp中调用AddLogContainer，对应内核中的函数为CLFS!CClfsLogFcbPhysical::AllocContainer，该函数的this指针指向对象CClfsLogFcbPhysical

CClfsLogFcbPhysical对象0x2b0的位置指向CClfsBaseFilePersisted对象，该对象0x30的位置保存一个指针，该指针指向一段0x90大小的heap内存，这里称之为clfsheap，clfsheap 0x30保存指向base block的指针。

Clfheap可以理解为如下的形式，其保存了各个block的指针，该图出自zscaler的安全研究员针对CVE-2022-37969的分析^[3]。

base block是一个大小为0x7a00的pool，exp中就是通过该pool的固定大小及clfs标记，通过函数ZQuerySystemInformation在内核中搜索出该pool的地址。

结合上图中base block fffa409cb25e000及clfs的结构可知，trigger clfs中构造的0x68处的0x369对应了record offset array[12]，该图出自zscaler的安全研究员针对CVE-2022-37969的分析^[3]。

而导致0x5000000处调用的0x1570位于base block 0x398的位置，即reContainers，该图出自zscaler的安全研究员针对CVE-2022-37969的分析^[3]。

因此这里分别对trigger clfs base block这两个偏移下读写断点，如下所示，写断点首先触发，0x398处被写入0x1470。

此时的调用堆栈如下，可以看到还是在AllocContaioner函数中

需要注意的是如果按之前0x1470寻址，最终指向的位置其实是reclinets，而不是导致错误的0x1570指向的rgcontainers。

向下执行到spray[i]触发时的AddLogContainer，其对应的内核函数调用，对应的CClfsLogFcbPhysical/CClfsBaseFilePersisted/base block如下：

再次执行可以看到读断点断下，读取了spray[i] clfs base block + 0x68处的0x369。

紧接着0x369+r15(该值为trigger clfs base block + 0x30),并将该处的数据++，从而触发之前配置的写断点，即将trigger clfs base block 0x398处的0x1470成功修改为0x1570。

此时的调用堆栈如下所示，可以看到依然在AddContainer中。

同理可以看到trigger clfs base中如果按0x1470寻址最后找到的其实是合法的container pointer，而如果按0x1570寻址，最终则指向了攻击者布置的0x5000000。

回到触发写入断点的函数CClfsBaseFilePersisted::WriteMetadataBlock，通过前面的调试可知，触发读写的两个断点直接相邻，且需要注意的是，此时调用AddLogContainer的是spray[i] clfs，即此时CClfsBaseFilePersisted::WriteMetadataBlock函数的this指针应该指向spray[i] clfs 的CClfsBaseFilePersisted对象，而实际上通过spray[i] clfs 的CClfsBaseFilePersisted对象获取的v9的位置却是trigger clfs +0x30，这明显是不符合常理，正因为获取到的v9指向trigger clfs +0x30，从而导致之后poi(poi(trigger clfs + 0x30) + 0x369)++的操作，将trigger clfs +398处的0x1470修改为0x1570。最终导致后续trigger clfsc AddLogContainer调用中寻址contianer ponter错误，进入到0x5000000的攻击者布局内存中。

那这里v9是如何生成的，如上图所示*(_QWORD *)(*((_QWORD *)this + 6) + 24 * v4)，取CClfsBaseFilePersisted对象0x30位置的指针+24*v4,该计算中除了v4其余数值都是正常，而v4来自于CClfsBaseFilePersisted::WriteMetadataBlock的第二个参数，同时需要注意的是CClfsBaseFilePersisted对象0x30位置的指针指向的内容是前面的分析中提到，一段长度为0x90的clfsheap，而在这里*(_QWORD *)(*((_QWORD *)this + 6) + 24 * v4)，需要计算24*v4，如果v4的值过大将导致heap上的越界读取，这也符合我们一开始总结的exp中spray的内存结构。

start of pipA(trigger clfs + 0x30) ... spray clfs[i] ....pipB(trigger clfs + 0x30)..end of pipA(trigger clfs + 0x30)

至此，我们需要看看这个导致越界的a2来自何处，回到CClfsBaseFilePersisted::WriteMetadataBlock的引用函数CClfsBaseFilePersisted::ExtendMetadataBlock。

可以看到v5来自于CClfsBaseFile::GetControlRecord的第二个参数。

通过ida可以看到CClfsBaseFile::GetControlRecord第二个参数是名为CLFS_CONTROL_RECORD的结构，其生成方式如下所示

CClfsBaseFile::GetControlRecord第一个参数为CClfsBaseFilePersisted，如上述分析，其偏移0x30指向一段长度为0x90大小的clfsheap。

继续往下执行获取clfsheap偏移0x0处的指针，该指针实际对应了clfs的control block，而0x30处就是前面提到的base block。

获取control block偏移0x28处的数值，并和control block相加计算得到返回的CLFS_CONTROL_RECORD

CClfsBaseFilePersisted

+0x30 heap block

0x0 _CLFS_CONTROL_RECORD

CLFS_METADATA_RECORD_HEADER(size 0x70)

这里CLFS_CONTROL_RECORD结构如下所示：

typedef struct _CLFS_CONTROL_RECORD

{

CLFS_METADATA_RECORD_HEADER hdrControlRecord; 70

ULONGLONG ullMagicValue;

UCHAR Version;

CLFS_EXTEND_STATE eExtendState;

USHORT iExtendBlock;

USHORT iFlushBlock;

ULONG cNewBlockSectors;

ULONG cExtendStartSectors;

ULONG cExtendSectors;

CLFS_TRUNCATE_CONTEXT cxTruncate;

USHORT cBlocks;

ULONG cReserved;

CLFS_METADATA_BLOCK rgBlocks[ANYSIZE_ARRAY];

} CLFS_CONTROL_RECORD, *PCLFS_CONTROL_RECORD;

可以看到该返回的数据实际是CLFS_CONTROL_RECORD中跳过hdrControlRecord(0x70)之后的位置，该位置偏移0x10开始就是spray[i] clfs构造时设置的数据。

继续向下执行到CClfsBaseFilePersisted::WriteMetadataBlock，此时通过返回的指针寻址到0x1a处的数据，正好就是spray[i] clfs中构造的数据0x13，对应上文CLFS_CONTROL_RECORD结构, 这里ullMagicValue固定为0xc1f5c1f500005f1c，因此这个位置应是iFlushBlock。

这里需要遍历到符合触发结构的spray[i]，此时该spray[i]对应的CClfsBaseFilePersisted地址为ffff9087fbd87000。

该spray[i] clfs CClfsBaseFilePersisted对应的clfsheap如下所示：

通过传入的参数2(0x13)计算偏移，最终得出偏移0x1c8，并获取clfsheap+0x1c8处的数据。

但是这里需要注意实际上clfsheap的长度只有0xa0，因此按0x1c8去寻址一定会导致越界读取。

而0x1c8处的数据正好就是我们之前spray时通过pipeB占据写入的数组，而该数组中保存了12个trigger clfs base block +0x30的地址，因此直接越界读取了该数据。

之后代码中通过trigger clfs + 0x30按公式(poi(poi(trigger clfs + 0x30) + 0x369)++)进行运算，导致triger clfs base block原本偏移0x398处的0x1470被修改为0x1570。并最终在triger clfs调用AddLogContainer时，通过0x1570寻址到错误的container poiner，直接执行到攻击者布局的恶意内存0x5000000中。

总结

fun_trigger函数中关键的位置在于修改了spray clfs[i] control block中的对应iFlushBlock，导致之后针对spray clfs[i]调用AddLogContain时CClfsBaseFilePersisted::WriteMetadataBlock超过clfsheap 0x90大小的越界读取。通过spray pip，形成以下内存布局。

start of pipA(trigger clfs + 0x30) ... spray clfs[i] ....pipB(trigger clfs + 0x30)..end of pipA(trigger clfs + 0x30)

越界读取对应spray clfs[i] clfsheap结构后pipB数组中的trigger clfs + 0x30，trigger clfs 中0x58的位置被log初始化时设置为0x369，WriteMetadataBlock继续向下执行，通过越界读取的trigger clfs + 0x30，执行以下代码运算：

poi(trigger clfs + 0x30 + poi(trigger clfs + 0x30 + 0x28))++

这最终导致trigger clfs rgcontainer[0] 中的值由0x1470被修改为0x1570。

之后通过trigger clfs调用CreateLogFile, CClfsBaseFilePersisted::CheckSecureAccess中调用Getsymbol，trigger clfs通过rgcontainer[0]获取对应的container pointer，由于rgcontainer[0]的0x1470已经被修改为0x1570，导致获取的container pointer为攻击者在trigger clfs初始化log时设置的恶意container，其对应的指针为0x5000000。最终eip执行到0x5000000，进入攻击者布局的函数调用链中。

最终的提权样本提供了两种方式，通过在0x5000000上部署以下的函数序列来实现导致任意地址写入

(ClfsEarlierLsn/PoFxProcessorNotification/ClfsMgmtDeregisterManagedClient/SeSetAccessStateGenericMap)，任意写入修改了pipe Attribute，通过NtFsControlFileread实现任意地址读取，从而替换当前进程token实现提权。

这里的核心其实是ClfsEarlierLsn和SeSetAccessStateGenericMap。

ClfsEarlierLsn执行完毕后会将rdx赋值为0xffffffff，而该地址上部署了pipe Attributer内核对象。

SeSetAccessStateGenericMap会将rcx+48部署的恶意数据写入到rdx指向的指针中，即pipe Attributer的AttributeValueSize字段，从而可以通过NtFsControlFileread实现任意地址读取。

该利用不像之前CVE-2022-36979简单直接通过ClfsEarlierLsn/SeSetAccessStateGenericMap的组合进行调用，而是在这之间还插入两个函数。首先是PoFxProcessorNotification，该函数会以第一个参数偏移0x68位置为函数指针，偏移0x48为参数进行调用。

插入的第二个函数为ClfsMgmtDeregisterManagedClient，该函数会通过第一个参数偏移8/0x28的位置进行调用，参数本身作为第一个参数，该漏洞利用进入0x5000000的主要调用流程是

PoFxProcessorNotification->ClfsMgmtDeregisterManagedClient，并在ClfsMgmtDeregisterManagedClient中依次调用ClfsEarlierLsn/SeSetAccessStateGenericMap

而实际触发代码执行也是在红框部分，而不是在(**v15)(v15)这里。

样本中第二种提权方式是通过在0x5000000上部署函数序列ClfsMgmtDeregisterManagedClient/RtlClearBit来修改PriviousMod，

最后通过NtWriteVirtualMemory/ NtReadVirtualMemory实现全局内存读写。

补丁对比

补丁中主要对以下两个函数

CClfsBaseFilePersisted::WriteMetadataBlock/CClfsBaseFile::GetControlRecord进行了处理。

首先CClfsBaseFile::GetControlRecord中判断返回的_CLFS_CONTROL_RECORD，防止返回错误的偏移导致越界读取clfsheap。

其次CClfsBaseFilePersisted::WriteMetadataBlock中对返回的v9进行了判断，以防止越界取到攻击者构造的数据。

具体的判断逻辑如下所示

参考链接

[1].https://securelist.com/nokoyawa-ransomware-attacks-with-windows-zero-day/109483/

[2].https://msrc.microsoft.com/update-guide/vulnerability/CVE-2023-28252

[3].https://www.zscaler.com/blogs/security-research/technical-analysis-windows-clfs-zero-day-vulnerability-cve-2022-37969-part

[4].https://www.zscaler.com/blogs/security-research/technical-analysis-windows-clfs-zero-day-vulnerability-cve-2022-37969-part2-exploit-analysis

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