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Modbus Slave缓冲区溢出漏洞CVE-2022-1068分析与复现
2023-01-11 18:37:31

漏洞概述

Modbus Slave是一个模拟工业领域通信协议Modbus从站的上位机软件,主要用于测试和调试Modbus从设备。该软件7.4.2以及以前的版本,在注册时,未对注册码长度进行安全检查,存在缓冲区溢出漏洞,导致软件崩溃。

影响范围

Modbus Slave 7.4.2以及以前的版本

复现环境

操作系统:Win7 sp1 32位操作系统

分析工具:IDA、OD、Windbg、Procexp

漏洞分析

分析时使用的版本为7.1.2.1357。

首先安装modbusslavesetup32bit_7.1.2.1357.exe程序,默认安装后主程序路径为C:\Program Files\Modbus Tools\Modbus Slave\mbslave.exe。

根据exploit-db上已公开的poc.py生成Modbus.txt,Poc比较简单,Modbus.txt的内容为736个字符“A”,如下图所示:

使用Windbg调试器调试主程序mbslave.exe,然后点击mbslave.exe菜单栏的“Connection”按钮,在弹出的菜单中选择“Connect”,此时将弹出注册对话框,如下图所示:

复制poc文件Modbus.txt中的字符串内容,粘贴到注册对话框中,最后点击“OK”按钮,验证是否触发漏洞,如果poc验证成功,Windbg将捕获到异常,如下图所示:

在Windbg中使用k命令查看调用函数调用栈,发现栈中函数的返回地址已被覆盖为一个非常规值0x92989d93,说明发生了栈溢出,如下图所示:

接下来查找栈溢出的原因。

为更方便和直观,使用调试器OD重新调试程序mbslave.exe,在异常发生地址所在函数0x426B40下断点,再次将poc内容复制到注册对话框中,触发漏洞,调试OD将停止在断点处,此时,栈中的函数返回地址为正常值0x426141,如下图所示:

为了定位栈中函数返回地址被覆盖的代码,需要对保存函数返回地址的栈地址0x12f07c下硬件写断点,然后继续运行,程序将停止在0x426e00代码处,此时,栈中的返回地址已被覆盖为0x426193,如下图所示:

根据上图,可以看出,正是地址0x426DF9处的汇编代码,将EAX最低字节AL的值0x93覆盖栈中的函数返回地址的最低字节,说明导致栈溢出的代码就是该条汇编代码,当前除了覆盖栈中返回地址,栈溢出还覆盖了栈中结构化异常处理地址(SEH)等内容。

在反编译工具IDA中可以看到漏洞产生处的伪指令为 MultiByteStr[v52] = *(_WORD *)v59,此时缓冲区的大小为300个字节,长度太小导致了溢出,覆盖了栈中函数返回地址和正常变量值,导致后续指令执行错误,使程序崩溃,如下图所示:

从上述的分析可知,溢出产生时,覆盖的数据并不是poc中的”A”字符,那么覆盖的数据是否来源于poc中,经过运算后的数据呢?

在IDA中查找数据来源,结合OD中动态调试分析,发现覆盖的数据是地址0x00426CFA处的代码运算后的结果,这是一条异或运算的汇编代码,按字节异或,如下图所示:

异或的源数据是poc中字符串按两位一组转化为十六进制的值,异或的KEY为“97280132”,比如第一轮循环时,将poc中的前两位字符串“AA”转换为0xAA,然后与KEY的第一位字符“9”,十六进制为0x39进行异或,最后将异或的结果放到栈中缓冲区MultiByteStr[v52]进行保存,如果poc中的字符串个数大于600个字符(600=300*2,poc中为736个字符“A”),将发生栈溢出,可以覆盖栈中SEH地址,函数返回地址和局部变量等,导致程序崩溃。

既然发生了栈溢出,并且数据可控,那么是否能执行任意shellcode呢?

漏洞利用

常见的栈溢出利用可以利用被覆盖的函数返回地址执行任意shellcode,即漏洞发生后,覆盖了栈中函数返回地址,当当前函数执行完毕后,将跳转到函数返回地址执行代码,但是该程序中开启了Security Cookie栈保护安全机制,位于0x00427237地址处,在函数返回前,Cookie检验失败,无法利用该方法。

除此之外,溢出还覆盖了栈中结构化溢出处理(SEH)函数地址,当异常发生时,将跳转到异常处理函数执行代码,但是该程序中开启了Safe SEH安全保护机制,简单来讲,不是预定义的异常处理函数地址,不予执行,使用 dumpbin /loadconfig  mbslave.exe命令可以查看Safe SEH 表,如下图所示:

既然开启了Safe SEH,是否有办法绕过呢?常见的绕过方法如下:

1、攻击返回地址绕过,该程序开启了Security Cookie,无法绕过。

2、虚函数绕过,溢出覆盖范围有限,无法覆盖虚函数。

3、从堆中绕过,将shellcode布置在堆中 ,SEH处理函数指向这个地址即可,该程序开启数据执行保护(DEP),无法将数据作为代码执行。

4、利用未启用Safe SEH模块绕过,可以把这个模块的指令作为跳板,去执行shellcode,该程序没有未启用Safe SEH的模块。

5、加载模块之外的地址绕过,内存中有一些Map类型的映射文件,在这些文件中找到跳板指令覆盖SEH处理函数地址即可绕过,该程序开启数据执行保护(DEP),无法将数据作为代码执行。

总的来说,该程序在测试系统win7 sp1上,无法绕过Safe SEH执行shellcode,如果使用低版本的系统,比如Windows XP低版本系统,可以实现执行任意shellcode,因为Safe SEH是Windows XP sp2以及之后的版本中加入的安全特性。

poc

https://github.com/webraybtl/CVE-2022-1068

参考链接

https://www.exploit-db.com/exploits/50536

https://cve.mitre.org/cgi-bin/cvename.cgi?name=CVE-2022-1068

原文链接

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