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BlackHat 2018 | iOS越狱细节揭秘:危险的用户态只读内存

发布时间:2018-08-15 23:16:17 所属栏目:业界 来源:陈良
导读:技术沙龙 | 邀您于8月25日与国美/AWS/转转三位专家共同探讨小程序电商实战 议题概要 现代操作系统基本都已经在硬件级别(MMU)支持了用户态只读内存,只读内存映射在保证了跨进程间通信、用户态与内核间通信高效性的同时,也保证了其安全性。直到DirtyCOW漏洞

在介绍完了所有这些机制性的问题后,我们来介绍两个用于Jailbreak的关键漏洞。漏洞1存在于DMA映射模块,先前提到,系统的内存属性mapOption会被传入底层DART的代码中,然而在iOS 10以及早期的iOS 11版本中,这个mapOption参数被下层的DART转换所忽略:

image.png

所有操作系统中的虚拟地址,都会被映射成IOSpace中允许读写的内存:

image.png

之后我们介绍第二个漏洞,这个漏洞存在于苹果图形模块中。在IOAccelResource对象创建过程中,一个IOAccelClientShareRO对象会被映射到用户态作为只读内存,这个对象包含4个IOAccelEvent对象:

在IOAccelResource对象销毁过程中,testEvent函数会被执行,用于测试IOAccelResource对应的绘图指令是否已经被GPU处理完成:

image.png

在这个代码逻辑中,由于内核充分信任这块IOAccelEvent内存不会被用户态程序篡改(因为是只读映射),因此并没有对channelIndex做边界检查。这虽然在绝大多数情况下是安全的,但如果我们配合漏洞1,在用户态直接修改这块只读内存,就会导致可信边界被彻底破坏,从而造成m_stampAddressArray的越界读以及m_inlineArray的越界写:

image.png

最后,我们讨论两个漏洞的利用。要利用这两个漏洞并不容易,因为我们需要找到一种内存布局方法,让m_stampAddressArray以及m_inlineArray这两个数组的越界值都可控。但因为这两个数组在系统启动初期就已经分配,而且这两个数组的元素大小并不相同,因此布局并不容易。

image.png

经过研究,我们发现,只有通过指定大index以及合理的内核对喷,才能实现这样的布局。因为在iPhone7设备中,用户态应用可以喷射大概350MB的内存,并且在m_stampAddressArray以及m_inlineArray初始化后,会有额外50MB的内存消耗,因此我们需要使得index满足以下两个条件:

  • index ∗ 24 < 350MB + 50MB
  • index ∗ 8 > 50MB

也就是说index的值需要在[0x640000, 0x10AAAAA]这个范围内,可以使得两个数组的越界值极大概率在我们可控的喷射内存内:

然后,下一个问题就是,我们是否能够任意地址读以及任意地址写。对于任意地址读似乎不是什么问题,因为m_stampAddressArray的元素大小是8字节,可以通过指定任意index到达任意内存地址。但任意地址写需要研究,因为m_inlineArray的元素大小是24字节,只有一个field可以用于越界写,所以不是每个内存地址都可以被写到:

image.png

在这种情况下,我们退求其次,如果能实现对于一个页中的任意偏移值进行写操作,那么也可以基本达到我们的要求。在这里,我们需要通过同余定理来实现:

image.png

因为:

  1. 0xc000 ≡ 0(mod0x4000) 

因此对于任意整数n,满足:

  1. n ∗ 0×800 ∗ 24 ≡ 0(mod0x4000)  

(编辑:核心网)

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