個操作系統對MOV SS/POP 指令處理存在的是什么缺陷

這篇文章將為大家詳細講解有關個操作系統對MOV SS/POP 指令處理存在的是什么缺陷，文章內容質量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關知識有一定的了解。

0x00 漏洞描述

操作系統的開發者沒有正確處理Intel 64和IA-32架構軟件開發人員手冊的系統編程指南中的一則聲明，導致MOV SS/POP SS指令延遲的#DB異常可能產生意外的行為，引起操作系統崩潰甚至可以被用來提權(CVE-2018-8897)。在KVM中也存在類似的問題(CVE-2018-1087)。該漏洞影響范圍廣，危害等級重要。

0x01 漏洞影響面

漏洞影響Windows/MacOS/FreeBSD/Linux內核等現代流行的操作系統和KVM/Xen等虛擬化系統。

0x02 技術細節

假設現在要執行下面這兩條指令：

同時設置了一個硬件訪問斷點，剛好mov ss, [rax]指令會觸發這個硬件訪問斷點。

由于mov ss和pop ss指令會懸掛異常和中斷，所以mov ss, [rax]指令雖然會產生硬件中斷，但中斷會被掛起，直到下一條指令執行完畢后才響應中斷。執行int 3指令優先響應 int 3中斷，CPU切入內核，執行IDT對應的3號中斷向量。int 3中斷會判斷此次int 3來自R3還是R0，如果來自R3，選擇交換GS。

但是此時還懸掛一個硬件中斷，所以當執行第一條之前，就會立馬去執行IDT 對應的1號中斷向量，此時還沒有交換GS。int 1屬于中斷門，此時是由int 3 響應代碼中斷過來的，權限為R0，會使用原來的GS。這樣就在內核模式異常處理程序中運行了用戶模式中設置的GS，可能會造成意外的后果。

下面是對公布在github上的在windows上利用此漏洞的提權代碼中關鍵點的簡要分析。

windows系統崩潰時會執行KeBugCheckEx，KeBugCheckEx中會執行RtlCaptureContext和KiSaveProcessorControlState，這給了我們獲取程序控制流的機會。

如果我們通過設置DR寄存器在gs:20h+0x40+0xA0處設置一個硬件訪問斷點(作者給的偏移是gs:20h+0x100+0xA0)，就能在KeBugCheckEx中進入到KiDebugTrapOrFault，KiDebugTrapOrFault->…->RtlCaptureContext，用戶空間中的線程讀取一次RSP，繼續KiDebugTrapOrFault->…->RtlCaptureContext，用戶空間中的線程再讀取一次RSP，因為執行的流程一樣，根據兩次RSP值的差可以計算出下一次調用RtlCaptureContext時RSP的值，減去0x8是返回指針存放的位置。

接下來構造了一個禁用SMEP并跳轉到shellcode的ROP鏈，存在XMM13-XMM15中。

前面把返回指針存放的位置減去XMM13在Context結構體中的偏移存在了偽造的PCR的結構中，之后恢復Context寫XMM13-XMM15的時候ROP鏈覆蓋了返回指針，從而執行了shellcode。成功利用之后效果如下。

0x03 修復建議

目前多家受影響的廠商已經提供了相關的補丁，360CERT建議廣大用戶按照提示進行更新，防范利用該漏洞的攻擊。

Apple：https://support.apple.com/en-us/HT208742

FreeBSD Project：https://www.freebsd.org/security/advisories/FreeBSD-SA-18:06.debugreg.asc

Microsoft：https://portal.msrc.microsoft.com/en-US/security-guidance/advisory/CVE-2018-8897

Red Hat：https://access.redhat.com/security/vulnerabilities/pop_ss

Ubuntu：https://usn.ubuntu.com/3641-1/

Ubuntu：https://usn.ubuntu.com/3641-2/

Xen：https://xenbits.xen.org/xsa/advisory-260.html

Linux Kernel：https://patchwork.kernel.org/patch/10311005/

Linux Kernel：https://patchwork.kernel.org/patch/10310757/

關于個操作系統對MOV SS/POP 指令處理存在的是什么缺陷就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。