SMBv3远程拒绝服务(BSOD)漏洞分析-smb远程代码执行漏洞修复

前言

这个SMBv3漏洞是由lgandx爆出的一个未被微软修复的漏洞(暂未发布补丁)，漏洞出来后我进行了一定的分析，花了很多时间，这个漏洞有一些意思，但是对于SMB的整个协议通信过程非常庞大，所以没有进行非常细致的跟踪，包括一些不透明的结构体让我感到晕头转向，但到最后还是有了一些结果。

这个SMB漏洞可以看作是被动的，需要用户主动去访问445端口才可以触发，而不像ms08067一样主动攻击别人，所以需要运行漏洞脚本在操作系统上。

那么很多人看到PoC中的关键部分，就会想：有填充数据，会不会是缓冲区溢出!

## Tree Connect 
if data[16:18] == "\x03\x00": 
head = SMBv2Header(Cmd="\x03\x00", MessageId=GrabMessageID(data), PID="\xff\xfe\x00\x00", TID="\x01\x00\x00\x00", CreditCharge=GrabCreditCharged(data), Credits=GrabCreditRequested(data), NTStatus="\x00\x00\x00\x00", SessionID=GrabSessionID(data)) 
t = SMB2TreeData(Data="C"*1500)#//BUG 
packet1 = str(head)+str(t) 
buffer1 = longueur(packet1)+packet1 
print "[*]Triggering Bug; Tree Connect SMBv2 packet sent." 
self.request.send(buffer1) 
data = self.request.recv(1024)

答案是否定的，至少在我看来，大量的数据目的并非是为了填充缓冲区，而是为了绕过tcpip.sys的某处判断，从而进入漏洞出发的函数调用逻辑。

问题出现在smbv2后的一个特性Tree Connect，用来处理共享服务的特性，opcode：0x03，而整个问题，确是多个地方导致的。下面我们就一起来进入今天的旅程吧!

Github地址：https://github.com/lgandx/PoC/tree/master/SMBv3%20Tree%20Connect

漏洞复现

首先，网上关于这个漏洞的触发方法有很多，比较通用的是twitter中某老外提到的Powershell的方法，最为简单，首先我们调试的环境是：Windows 10 x64 build 1607

接下来我们在kali2.0里运行漏洞脚本。

随后执行"dir \ip\PATH"，漏洞触发，通过windbg双机联调，此时捕捉到了BSOD。

可以看到提示此时问题出现在mrxsmb20.sys中，问题函数是Smb2ValidateNegotiateInfo，来看一下触发位置的代码。

kd> p 
mrxsmb20!Smb2ValidateNegotiateInfo+0x17: 
fffff803`1869c7d7 66394114        cmp     word ptr [rcx+14h],ax 
kd> r rcx 
rcx=0x00000000`00000000

此时rcx的值为0x0，是一处无效地址，因此这是由于空指针引用导致的BSOD，接下来继续执行可以看到Windows 10引发蓝屏。

回溯及数据包分析(important!)

我们来看一下mrxsmb20.sys关于Tree Connect特性的一些内容，代码逻辑相对简单。

可以看到执行到Smb2ValidateNegotiateInfo函数有两条逻辑调用，一个是Smb2TreeConnect_CopyData，一个是Smb2TreeConnect_Receive，这里我就把我回溯的结果和大家分享一下，首先，通过Smb2TreeConnect_Receive来接收smb的Tree Connect数据，这个是通过opcode来决定的。

正常情况下不会进入Smb2TreeConnect_CopyData，但一旦由不正常(后面会提到)数据包执行，则会在Receive之后进入CopyData函数的处理逻辑，从而引发漏洞。

这里数据包分析很关键，因为在漏洞触发过程中，就是由于数据包的问题导致的。

来看一下Smb最关键的这个数据包。

来看一下Smb头部的协议格式。

在协议格式中Opcode指示smb类型

注意数据包中对应位置，opcode值是0x03，就是tree connect的处理。同时这里在后面分析中我们要用到，注意Data数据之前的长度。其中包含了NetBIOS Session Service 4字节，和 SMB2 Header + Tree Connect Body 80字节，以及 Data n字节。这个非常重要，后续分析我们会用到。

漏洞分析

刚开始，我天真的以为是CopyData引发的某些异常，后来发现我错了，其实这个漏洞可以看成利用tcpip.sys中的某些逻辑特性，以及mrxsmb20.sys中对于相关结构的检查不够严格导致的空指针引用BSOD，而整个漏洞形成，我是利用正常和不正常的对比才终于发现。在分析的过程中，大量不透明的结构体引用让我有点尴尬，期待更熟悉SMB的大牛能够继续丰富分析。

正常的SMB2 Tree Connect包是不会触发异常的。

首先我们来看一下正常的逻辑调用，关键函数在tcpip.sys中的TcpDeliverDataToClient，这个函数负责处理接收到的数据包，在一个while(1)循环中。

char __fastcall TcpDeliverDataToClient(PKSPIN_LOCK SpinLock, KSPIN_LOCK *a2, _QWORD *a3, _QWORD **a4) 
{ 
 while ( 1 ) 
  { 
    …… 
    v22 = (unsigned int)vars30; 
    v23 = TcpIndicateData(v7, v6, v5, &v72); 
    v24 = v71; 
    if ( !(v6[3] + v6[4]) ) 
      break; 
    ……

在这个循环中，刚进入循环位置有一个if语句，后面我们会提到，在接收到TreeConnect包之后，不会进入if语句，而是执行下面的函数调用，在TcpIndicateData函数内部会调用到之前提到的Smb2TreeConnect_Receive，注意这一切现在都是在我们发送一个正常数据包时完成的。(接下来我们会分析到为什么是正常的)

在这个函数入口下条件断点。

kd> bp tcpip!TcpDeliverDataToClient ".if(poi(rbx+20)==0x1E4){;}.else{g;}" 
kd> g 
tcpip!TcpDeliverDataToClient: 
fffff801`f18017a0 4055            push    rbp 
kd> dd rbx+20 L1 
ffffb304`06865c58  000001e4

命中时，rbx会存放一个结构体，这个结构体按照IDA的反馈来看是一个KSPIN_LOCK自旋锁，windows内核同步处理的一种机制，这个暂且不管，注意一下rbx结构体+20位置的值，是1e4，这个值转换成10进制就是484，正好是我们发送的400个C的Data数据加刚才我们提到的头部84字节的长度。

接下来进入TcpIndicateData函数后会命中Smb2TreeConnect_Receive函数开始进行接收处理。

kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x209: 
fffff801`f18019a9 e8e2810100      call    tcpip!TcpIndicateData (fffff801`f1819b90) 
kd> dd rbx 
ffffb304`06865c38  aa9ce398 fffff801 00000000 00000000 
ffffb304`06865c48  00000000 00000000 00000000 00000000 
ffffb304`06865c58  000001e4 00000000 00000000 00000000 
ffffb304`06865c68  00000000 00000000 00000000 00000000 
ffffb304`06865c78  06865c60 ffffb304 00000000 00000000 
ffffb304`06865c88  00000000 00000000 00000000 00000000 
ffffb304`06865c98  00000000 00000000 00000000 00000000 
ffffb304`06865ca8  00000000 00000000 00000000 00000001 
kd> p 
Breakpoint 1 hit 
mrxsmb20!Smb2TreeConnect_Receive: 
fffff801`f3fbc4b0 48895c2420      mov     qword ptr [rsp+20h],rbx

处理过程很长，这里我直接略过，在处理结束后会多层ret后返回到TcpDeliverDataToClient函数中，仍然处于while循环中。

kd> bp tcpip!TcpIndicateData+0x268 
kd> g 
Breakpoint 3 hit 
tcpip!TcpIndicateData+0x268: 
fffff80a`72c39df8 c3              ret 
kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x20e: 
fffff80a`72c219ae 833defa51a0001  cmp     dword ptr [tcpip!MICROSOFT_TCPIP_PROVIDER_Context+0x24 (fffff80a`72dcbfa4)],1 
kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x215: 
fffff80a`72c219b5 448bf0          mov     r14d,eax

这里我列举一下返回过程的逐层调用逻辑，因为kb回溯不到。Smb2TreeConnect_Receive -> SmbReceiveInd -> VctIndRecv -> SmbWskReceiveEvent -> afd!WskProTLEventReceive -> tcpip!TcpIndicateData -> tcpip!TcpDeliverDataToClient。

接下来就是关键了，首先会执行一处sub汇编指令。

kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2b9: 
fffff80a`72c21a59 48297b20        sub     qword ptr [rbx+20h],rdi 
kd> r rdi 
rdi=00000000000001e4 
kd> dd rbx+20 L1 
ffffc10c`9fe79e78  000001e4

这个相减之后，会将rbx结构体对应的长度变成0，随后，会到达一处cmp操作，这处cmp操作会将这个值作为一个判断条件。

kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2de: 
fffff80a`72c21a7e 4c896b48        mov     qword ptr [rbx+48h],r13 
kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2e2: 
fffff80a`72c21a82 488b4320        mov     rax,qword ptr [rbx+20h] 
kd> dd rbx+18 L1 
ffffc10c`9fe79e70  00000000 
kd> dd rbx+20 L1 
ffffc10c`9fe79e78  00000000 
kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2e6: 
fffff80a`72c21a86 48034318        add     rax,qword ptr [rbx+18h] 
kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2ea: 
fffff80a`72c21a8a 0f858dfeffff    jne     tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x17d (fffff80a`72c2191d) 
kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2f0: 
fffff80a`72c21a90 48837e2000      cmp     qword ptr [rsi+20h],0

来看一下这一段伪代码。

while ( 1 ) 
  { 
      v70 = v10; 
      v69 = TcpSatisfyReceiveRequests(v7); 
    if ( v24 >= v23 ) 
    { 
    } 
        else 
    { 
      v25 = (char *)ReceiveDpcTable + 24 * v21; 
      v26 = v23 - v24; 
      v27 = v7[2]; 
      v70 = v26; 
      *(_QWORD *)(*(_QWORD *)(v27 + 128) + (v21 << 7) + 56) -= v24; 
      v28 = *((_DWORD *)v25 + 5); 
      if ( v28 & 1 ) 
        *((_DWORD *)v25 + 5) = v28 | 4; 
      else 
        TcpStartRcvWndTuningTimer(vars38); 
      v6[4] -= v26; 
      v29 = v6[9]; 
      v6[3] = 0i64; 
      if ( v26 + v29 ) 
      { 
        TcpAdvanceTcbRcvWnd(v7, (unsigned int)(v26 + *((_DWORD *)v6 + 18))); 
        v6[9] = 0i64; 
      } 
      else 
      { 
        v6[9] = 0i64; 
      } 
    } 
    if ( !(v6[3] + v6[4]) ) 
      break;

在伪代码最后的位置，会对两个值进行判断，如果两个值之和为0，则条件成立，程序会跳出循环，刚才的跟踪我们可以发现，v6就是结构体，v6[4]的值来源于它自身减v26，而v26就是它自身，最后它的值为0，而刚才跟踪v6[3]的值也为0(如果知道结构体就好清楚v6到底是什么了T.T)。

经过对比调试，发现在正常的处理SMB Tree Connect包和触发BSOD的不正常情况下有一处关键的跳转逻辑，这里是一处if语句判断，成立则break跳出while循环，不成立，会继续执行。

那么不正常的情况呢?之前的处理和之前的分析一样，我们加大Data的值到1200，但是在返回后。

kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2b9: 
fffff80a`72c21a59 48297b20        sub     qword ptr [rbx+20h],rdi 
kd> r rdi 
rdi=0000000000000404 
kd> dd rbx+20 
ffffc10c`a0643e78  00000504

显而易见，在我们加大Data长度的时候，到相减位置结构体对应位置的值是504，也就是1284，正好是Data的长度1200字节 + 刚才分析到的84字节，而此时rdi的值只有0x404，也就是944长度，这是一个Max值，如果Data长度超过0x404，这里会认为还有数据，因此相减后v6[4]的值不为0。

也就是说在SMB Tree Connect数据交互过程中，TcpDeliverDataToClient中关于这个地方的逻辑处理是，会根据数据包的长度，如果数据包长度小于0x404，则相减时v26的值是长度本身，然后会break。如果数据包长度大于0x404，则v26的值为max值，也就是0x404，相减不为0，则不会break。

kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2bd: 
fffff80a`72c21a5d 4533ed          xor     r13d,r13d 
kd> dd rbx+20 
ffffc10c`a0643e78  00000100

这造成了一个问题，就是刚才到的break位置由于v6[4]不为0，所以不执行break，而是进入后续的处理。

kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2e2: 
fffff80a`72c21a82 488b4320        mov     rax,qword ptr [rbx+20h] 
kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2e6: 
fffff80a`72c21a86 48034318        add     rax,qword ptr [rbx+18h] 
kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x2ea: 
fffff80a`72c21a8a 0f858dfeffff    jne     tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x17d (fffff80a`72c2191d) 
kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x17d: 
fffff80a`72c2191d 49833f00        cmp     qword ptr [r15],0 
kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x181: 
fffff80a`72c21921 0f85e9010000    jne     tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x370 (fffff80a`72c21b10)

接下来，程序会回到while入口位置，接下来会进入之前提到没有进入的if语句处理，这是由于刚才没有break结束循环的原因，此时会进入if语句的处理，函数中所调用的函数都是Complete，猜测都是和结束数据包相关处理有关。

kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x1c1: 
fffff80a`72c21961 e99bfeffff      jmp     tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x61 (fffff80a`72c21801) 
kd> p 
tcpip!TcpDeliverDataToClient+0x61: 
fffff80a`72c21801 48837b0800      cmp     qword ptr [rbx+8],0 
kd> dd rbx+8 
ffffc10c`a0643e60  9d8c2fa0 ffffc10c 9d8c2fa0 ffffc10c

来看一下这个if语句。

while ( 1 ) 
 { 
   if ( v6[1] ) 
   { 
     if ( !*v5 ) 
       break; 
     v9 = v6[1]; 
     v10 = v6[2]; 
     *((_BYTE *)v6 + 98) &= 0xFEu; 
     v69 = v9; 
     v6[1] = 0i64; 
     v6[2] = 0i64; 
     v11 = vars30; 
     v71 = v10; 
     LODWORD(v12) = TcpSatisfyReceiveRequests(v7, 0, (__int64)v6, vars30, v5, &v69, &v66); 
    } 
  }

在这个if语句中，会调用TcpSatisfyReceiveRequests函数，这个函数中第六个参数，也就是v69是很关键的，这个值决定了后面的空指针引用，接下来进入这个函数。

int __fastcall TcpSatisfyReceiveRequests(PKSPIN_LOCK SpinLock, char a2, __int64 a3, signed int a4, __int64 *a5, __int64 *a6, _DWORD *a7) 
{ 
      v8 = *a5; 
  v95 = SpinLock; 
  v9 = *a6;                                     // RBP+148 
      v38 = *(_QWORD *)(v9 + 48); 
      v39 = *(_QWORD *)(v9 + 56); 
      v40 = *(_QWORD *)(v9 + 8); 
      v41 = *(_QWORD *)(v9 + 72); 
      v93 += v38; 
      v99 += *(_QWORD *)(v9 + 40); 
      v42 = *(_QWORD *)v9; 
      _guard_dispatch_icall_fptr(v40, 0i64, v38, v39);// call WskProTLReceiveComplete

这个函数中的_guard_dispatch_icall_fptr调用了WskProTLreceiveComplete函数，而v40参数和v9结构体有关，v9是由传入第六个参数，也就是刚才提到的v69有关，v69又来自于v6[1]，而这个结构体是和Complete有关，但是在TreeConnect数据包中却没有对这个结构体进行赋值。

随后在WskProTLReceiveComplete中，会将rcx，也就是第一个参数v40，进行传递(64位Windows系统中，参数传递通过寄存器，第一个参数是rcx，第二个是rdx，第三个是r8，第四个是r9)。在后面的分析中，省略了无关的汇编过程，只留关键的给大家分享。

kd> p 
afd!WskProTLReceiveComplete+0x34: 
fffff80a`7365aa84 488bd9          mov     rbx,rcx 
………… 
kd> p 
afd!WskProTLReceiveComplete+0x8e: 
fffff80a`7365aade 488bcb          mov     rcx,rbx 
kd> r rbx 
rbx=ffffc10ca01ba010 
kd> p 
afd!WskProTLReceiveComplete+0x91: 
fffff80a`7365aae1 ff15512d0200    call    qword ptr [afd!_imp_IofCompleteRequest (fffff80a`7367d838)]

经过一系列传递后，这个第一个参数会直接传给IofCompleteRequest函数，这个函数是irp完成函数，其实是一个中间过程，同步irp完成，后面就是善后工作。

在函数中，参数继续传递。

kd> p 
nt!IopfCompleteRequest+0xb: 
fffff800`9464b81b 4881ec00010000  sub     rsp,100h 
kd> p 
nt!IopfCompleteRequest+0x12: 
fffff800`9464b822 488bd9          mov     rbx,rcx 
………… 
kd> p 
nt!IopfCompleteRequest+0x109: 
fffff800`9464b919 488bd3          mov     rdx,rbx 
kd> p 
nt!IopfCompleteRequest+0x10c: 
fffff800`9464b91c 488bce          mov     rcx,rsi 
kd> p 
nt!IopfCompleteRequest+0x10f: 
fffff800`9464b91f ff5735          call    qword ptr [rdi+35h] 
kd> t 
Breakpoint 0 hit 
mrxsmb!SmbWskReceiveComplete: 
fffff80a`731d6950 48895c2408      mov     qword ptr [rsp+8],rbx

在IofCompleteRequest函数中，会有一处调用回到SmWskReceivComplete函数，而结构体会交给rdx，也就是第二个参数进入这个函数。随后这个参数会连续传递。先来看一下之前的堆栈回溯。

kd> kb 
RetAddr           : Args to Child                                                           : Call Site 
fffff800`9464b922 : 00000000`00000000 00000000`00000000 00000000`00000000 00000000`00000000 : mrxsmb!SmbWskReceiveComplete 
fffff80a`7365aae7 : 00000000`00000000 00000000`00000000 00000000`00000000 00000000`00000000 : nt!IopfCompleteRequest+0x112 
fffff80a`72c60d9d : fffff800`963d54a8 ffffc10c`9ed02780 fffff800`963d54b0 fffff800`963d547c : afd!WskProTLReceiveComplete+0x97 
fffff80a`72c21860 : 00000000`00000002 ffffc10c`a0643d00 00000000`00000007 00000000`00000000 : tcpip!TcpSatisfyReceiveRequests+0x3cd 
00000000`00000000 : 00000000`00000000 00000000`00000000 00000000`00000000 00000000`00000000 : tcpip!TcpDeliverDataToClient+0xc0

之后参数会连续进行传递，首先会把当前rdx+b8存放的值交给r14，之后把r14+40位置的值交给r8，最后引用的就是r8+98位置的值。

kd> p 
mrxsmb!SmbWskReceiveComplete+0x1d: 
fffff80a`731d696d 488bda          mov     rbx,rdx 
kd> p 
mrxsmb!SmbWskReceiveComplete+0x20: 
fffff80a`731d6970 4c8bb2b8000000  mov     r14,qword ptr [rdx+0B8h] 
………… 
kd> p 
mrxsmb!SmbWskReceiveComplete+0x7f: 
fffff80a`731d69cf 4d8b4640        mov     r8,qword ptr [r14+40h]//1 
kd> dd r14+40 
ffffc10c`a01ba168  9fdf3c58 ffffc10c

可以看到，这个过程并没有对这个值进行检查，由于结构体不透明，不能确定到底对应存放的是什么，但其实这个结构体的连续调用我们可以理解为KPCR -> KTHREAD -> _EPROCESS -> Token这种关系，在Windows内核有很多这样的域以及相关的结构体，而相互又是嵌套的。

这个结构体的值为0x0的原因可能就是由于这个complete部分的数据包是由于SMB Tree Connect过长引起的，而mrxsmb20.sys中却没有对相关结构体进行检查。

kd> p 
mrxsmb!VctIndDataReady+0x36: 
fffff80a`731d6a56 498bf8          mov     rdi,r8 
………… 
kd> p 
mrxsmb!VctIndDataReady+0x146: 
fffff80a`731d6b66 488bd7          mov     rdx,rdi 
kd> p 
mrxsmb!VctIndDataReady+0x149: 
fffff80a`731d6b69 488bcb          mov     rcx,rbx 
kd> p 
mrxsmb!VctIndDataReady+0x14c: 
fffff80a`731d6b6c ff15eeed0200    call    qword ptr [mrxsmb!_guard_dispatch_icall_fptr (fffff80a`73205960)] 
kd> r rdx 
rdx=ffffc10c9fdf3c58 
kd> t 
mrxsmb!guard_dispatch_icall_nop: 
fffff80a`731d8a30 ffe0            jmp     rax 
kd> p 
mrxsmb20!Smb2TreeConnect_CopyData: 
fffff80a`7546b6c0 48895c2410      mov     qword ptr [rsp+10h],rbx

最后进入CopyData后，会引用这个结构体+98偏移位置的值，进入漏洞触发的函数，而没有对这个值进行检查。

kd> p 
mrxsmb20!Smb2TreeConnect_CopyData+0x32: 
fffff80a`7546b6f2 488b8b98000000  mov     rcx,qword ptr [rbx+98h] 
kd> p 
mrxsmb20!Smb2TreeConnect_CopyData+0x39: 
fffff80a`7546b6f9 e8c210ffff      call    mrxsmb20!Smb2ValidateNegotiateInfo (fffff80a`7545c7c0) 
kd> dd rbx+98 
ffffc10c`9fdf3cf0  00000000 00000000

最后在函数中引用空指针，引发了BSOD。