Windows DWrite 组件 RCE 漏洞 (CVE-2021-24093) 分析 – 作者:奇安信代码卫士

概述

Windows图形组件DWrite库存在数组越界写漏洞 (CVE-2021-24093)，可导致远程代码执行。

当DWrite库解析恶意构造的字体文件时，计算内存分配长度时出现错误，触发越界写，而且字体文件中的数据能够越界写入到任意位置，使攻击者可以做到RCE。

背景知识

TrueType (Free Library)字体通常包含在单个TrueType字体文件中，其文件后缀为.TTF。文件开头是 TableDirectory 结构，TTableDirectory 结构的最后一个字段是可变长度的 TableEntry 结构的数组。TrueType 字体中的所有数据都使用 big-endian 编码。

TrueType字体目录的c语言定义：

typedef sturct{char tag[4];ULONG checkSum;ULONG offset;ULONG length;}TableEntry;​typedef struct{Fixed sfntversion; //0x10000 for version 1.0USHORT numTables;USHORT searchRange;USHORT entrySelector;USHORT rangeShift;TableEntry entries[1];//variable number of TableEntry}TableDirectory;​

通过 010 Editor 编辑器打开poc.ttf文件，可以清楚的看到 ttf 文件的结构。

重点关注 maxp 表中的 maxPoints 字段和 maxCompositePoints，可以看到它们的值分别为0和3，它们相对于maxp表起始地址的偏移值分别为6和10。

复现

获取 PoC 后，将 poc.html 和 poc.ttf 放到同一目录，双击打开 poc.html 文件。

PoC 地址：

https://packetstormsecurity.com/files/161582/Microsoft-DirectWrite-fsg_ExecuteGlyph-Buffer-Overflow.html

点击OK，加载 poc.ttf 字体文件。浏览器渲染进程崩溃。

用 windbg 定位崩溃点。在第2步点击OK之前，将windbg工具attach到6768进程上。

如何确定进程6768是chrome当前渲染进程呢？可以借助procexp64.exe工具。

继续执行，在DWrite!fsg_ExecuteGlyph+0x72c位置触发内存访问违例，代码 “add word ptr [r8+56h],ax” 引用了一个非法地址。

此时的调用栈为：

同时可以使用BrokenType/ttf-otf-dwrite-loader直接加载poc.ttf复现漏洞，崩溃地址不变，调用栈为：

BrokenType/ttf-otf-dwrite-loader的下载地址为：

https://github.com/googleprojectzero/BrokenType/tree/master/ttf-otf-dwrite-loader

漏洞成因

字体加载后会调用 TrueTypeRasterizer::Implementation::Initialize 初始化函数，在 Initialize 内部调用 fs_NewSfnt 函数，fs_NewSfnt 又会调用fsg_WorkSpaceSetOffsets 函数，fsg_WorkSpaceSetOffsets 的作用是计算内存分配长度。查看 fsg_WorkSpaceSetOffsets函数的伪代码如下：

a1是指向maxp表的指针，v10 = *((WORD *)a1 + 5)取字段maxCompositePoints 的值，*((WORD *)a1 + 3取字段maxPoints，因为maxCompositePoints和maxPoints的偏移分别是10和6，同时a1被强制转化为(_WORD *) 类型，所以伪代码中偏移5和3就对应10和6。

这段代码逻辑是，比较maxPoints和maxCompositePoints的大小，取大值再与数值1比较大小，最后加上数值8后作为第一个参数传入fsg_GetOutlineSizeAndOffsets函数，最后返回一个计算好的数值。

内存分配操作在Initialize函数调用fs_NewSfnt之后不远处，可以看到fsg_WorkSpaceSetOffsets函数返回的数值最终影响内存分配的长度。

poc.ttf中，maxPoints和maxCompositePoints的值分别是0和3，是畸形数据。

由于fsg_WorkSpaceSetOffsets函数中没有恰当处理，会导致Initialize函数内存分配不足。

当字体渲染时，由于内存分配不足，数据结构fsg_WorkSpaceAddr的内容会覆盖结构体GlyphData。

typedef struct fsg_WorkSpaceAddr{ F26Dot6 *              pStack;                     /* Address of stack                  */ void *                 pGlyphOutlineBase;      /* Address of Glyph Outline Base     */ fnt_ElementType *    pGlyphElement;          /* Address of Glyph Element array    */ boolean *              pGlyphDataByteSet;      /* Address of ByteSet array          */ void *                 pvGlyphData;                /* Address of GlyphData array        */ void *                 pReusableMemoryMarker;  /* Address of reusable memory        */ } fsg_WorkSpaceAddr; struct GlyphData{ char        acIdent[2];             /* Identifier for GlyphData                         */ GlyphData * pSibling;               /* Pointer to siblings                              */ GlyphData * pChild;                 /* Pointer to children                              */ GlyphData * pParent;                /* Pointer to parent                                */ sfac_GHandle hGlyph;                /* Handle for font access                           */ GlyphTypes  GlyphType;              /* Type of glyph                                    */ uint16      usGlyphIndex;           /* Glyph Index                                      */ BBOX        bbox;                   /* Bounding box for glyph                           */ uint16      usNonScaledAW;          /* Nonscaled Advance Width                          */ int16       sNonScaledLSB;          /* Nonscaled Left Side Bearing                      */ uint16      usDepth;                /* Depth of Glyph in composite tree                 */ sfac_ComponentTypes MultiplexingIndicator;/* Flag for arguments of composites                */ boolean     bRoundXYToGrid;         /* Round composite offsets to grid                  */ int16       sXOffset;               /* X offset for composite (if supplied)             */ int16       sYOffset;               /* Y offset for composite (if supplied)             */ uint16      usAnchorPoint1;         /* Anchor Point 1 for composites (if not offsets)   */ uint16      usAnchorPoint2;         /* Anchor Point 2 for composites (if not offsets)   */ transMatrix mulT;                   /* Transformation matrix for composite              */ boolean     bUseChildMetrics;       /* Should use child metrics?                        */ boolean     bUseMyMetrics;          /* Is glyph USE_MY_METRICS?                         */ point       ptDevLSB;               /* Left Side Bearing Point                          */ point       ptDevRSB;               /* Right Side Bearing Point                         */ uint16      usScanType;             /* ScanType value for this glyph                    */ uint16      usSizeOfInstructions;   /* Size (in bytes) of glyph instructions            */ uint8 *     pbyInstructions;        /* Pointer to glyph instructions                    */ fnt_ElementType * pGlyphElement;    /* Current glyph element pointer                    */ };​

在fsg_CreateGlyphData中，fsg_AllocateGlyphDataMemory负责计算GlyphData的起始地址，fsg_InitializeGlyphData函数将fsg_WorkSpaceAddr成员pGlyphElement的地址赋给了GlyphData的pGlyphElement。由于结构体fsg_WorkSpaceAddr的内容会覆盖到GlyphData，所以在后续函数fsg_ExecuteGlyph中GlyphData.pGlyphElement上的写入操作就会破坏GlyphData。

事实也是如此，当运行到函数fsg_ExecuteGlyph时，rsi+8（GlyphData+8）落在了memset_0准备设置的内存区间（pGlyphElement数组）内，从而触发越界写。

memset_0调用之后，rsi+8地址处的内容会被清零。

接着是__guard_dispatch_icall_fptr函数的调用，这是微软控制流保护机制，实际调用TrueTypeRasterizer::Implementation::ApplyOutlineVariation函数。ApplyOutlineVariation 会调用GlyphOutlineVariationInterpolator::ApplyVariation，作用是读取ttf文件中的数据，赋值给被memset_0清零的内存区间，rsi+8因为处在区间内，所以值会被改为ttf文件中的内容。

rsi+8被控制后，可以达到任意位置写，而被写入的内容同样来自于ttf文件，同样可以被控制。这样，就得到了一个任意地址任意写原语。

动态调试

通过windbg动态调试发现（在调用memset_0前打断点），地址rsi+8处的值在调用memset_0后被清零。

查看传递给 memset_0 的参数值：

计算得出，memset_0准备设置的内存区间为[0x000001f5cdb98bec，0x000001f5cdb98d34]，而rsi+8的值为0x000001f5cdb98d18正好落在了上述区间。所以memset_0执行过后，rsi+8地址处的值被置为0。

继续执行，地址rsi+8处的值在调用DWrite!_guard_dispatch_icall_fptr函数前后也发生了变化，并且被修改为poc中的值。

自此，”add [r8+56h], ax”操作中，r8与ax的值均来自于poc.ttf文件，可以被完全控制，攻击者就可以做到任意地址任意写。

补丁

查看补丁文件，发现fsg_WorkSpaceSetOffsets函数作了修改，查阅fsg_WorkSpaceSetOffsets补丁后的伪代码：

在原来的逻辑上，又取出了字段maxComponentElements的值（v12 = *((_WORD *)a1 + 14);），并与之比较大小，将数值大者传入函数fsg_GetOutlineSizeAndOffsets。伪代码稍微有点问题，经过汇编代码比较后，v17其实应该是v33。

调试补丁，memset_0准备设置的内存区间为[0x0000017ce0730f64，0x0000017ce07310ac]，区间长度仍然为0x148，而rsi+8的值为0x0000017ce0731698落在了区间之外，不再触发数组越界写漏洞。

总结

DWrite 库文件由于对畸形 ttf 文件的处理不当，导致数组越界写漏洞。攻击者精心构造 ttf 文件后，达到了任意地址任意写，从而能够进一步完成远程代码执行的攻击效果。补丁文件更正了对畸形文件数据的处理逻辑， 使得分配的内存长度更大，避免了越界写的出现。

参考资料

https://msrc.microsoft.com/update-guide/en-US/vulnerability/CVE-2021-24093

https://bugs.chromium.org/p/project-zero/issues/detail?id=2123

http://blog.topsec.com.cn/cve-2021-24093-windows图形组件远程执行代码漏洞分析/

https://packetstormsecurity.com/files/161582/Microsoft-DirectWrite-fsg_ExecuteGlyph-Buffer-Overflow.html

来源：freebuf.com 2021-06-24 11:23:02 by: 奇安信代码卫士