【原创漏洞】微软IE/Edge脚本引擎漏洞CVE-2020-0768分析

发布时间 2020-03-13

微软在近日发布的补丁公告中,修复了一个由启明星辰ADLab安全研究员提交的漏洞,漏洞编号为CVE-2020-0768。漏洞位于ChakraCore引擎代码库中,可同时影响Internet Explorer 11和Microsoft Edge (基于EdgeHTML)浏览器。该漏洞是一个内存破坏型漏洞,有远程代码执行的风险,因此微软将其评级为“严重”,并致谢ADLab。


应对措施


使用Windows自动更新或手动下载补丁包修复漏洞。


漏洞和补丁分析


PART1


本漏洞是ChakraCore引擎在JIT编译过程中,单一指令的数据流分析错误,导致的变量活跃性分析和寄存器分配出错。首先,从漏洞样本的控制流图开始。



其中,在Block 4有如下的字节码:



符号s10代表[1337],s6代表const修饰的arr。按照编译原理的术语,变量获取定义值称为def,变量值被使用称为use,在InitConst指令中s6被def,s10被use,随后在StElemC这条指令下,s6被use。可以看到s6与s10关系密切,s6可以看作s10按照另一种方法对同一变量的引用,ChakraCore称为copy-prop符号对原始符号的引用。但调试显示,这里发生了错误。



如此一来形成了原始符号为s10,copy-prop符号为s6,即s6->s10的键值对。其栈回溯位于:



错误键值对是根据数据流分析的错误结果得出的。随后,这个键值对被加入了Block 4中blockOptData->capturedValues->copyPropSyms,其栈回溯位于:



随后,在JIT ForwardPass这样从前向后的优化过程中,Block 4的blockOptData->capturedValues被合并给Block 5,其中包含s6->s10这一键值对,其栈回溯位于:



再之后,在JIT BackwardPass这样从后向前的优化过程中,Block 5的upwardExposedUses通过访问blockOptData->capturedValues->copyPropSyms,把s6->s10这一键值对加入。其栈回溯位于:



upwardExposedUses在编译原理中被称为“向上暴露的使用”,它是变量活跃性分析的对称过程。随后在反向传播的过程中,含有上述键值对的upwardExposedUses被传递给Block 4、Block 3和Block 2。而作为Loop Header的Block 2将其upwardExposedUses用于活跃性分析和后续的寄存器分配过程。



上述过程可以通过下图来表示。可以看到,错误的数据经过了正向传播和反向传播,最终在循环体的全部范围都被污染。



随后,由于上述错误数据,在JIT的寄存器分配过程为s10计算出了错误的生命周期,其生命周期横跨循环的开始到结束。于是阴差阳错,JIT插入了一个MOV指令,形如MOV labelReg, mem,但并没有初始化其instr->src->m_offset,该值始终为0。在最后生成机器码的时候,生成了一个指向栈帧指针、偏移为0的读内存操作,表示为[EBP+0x0]或[RBP+0x0]。



这样,一个非预期的内存访问把非法的数据读入了JavaScript引擎上下文,随后在BailOut或其他情况会引用到,这样的非法数据将会造成类型混淆。


PART2


造成上述错误数据传播的原因在于InitConst这一指令其实没有在ChakraCore的JIT代码中得到正确的数据流分析,因此在微软的修复中,在JIT刚开始介入的时候,InitConst指令就被替换成Ld_A指令。



ChakraCore完整实现了对Ld_A指令的数据流分析。此时,在分析Forward Pass中,发现Block 4中的键值对不再是s6->s10,而是s10->s6,也就是说s10是原始符号,s6是引用s10的copy-prop符号。如此一来,自然不会造成错误数据的传播。微软在IE11浏览器中使用了相同的代码来修补这个漏洞。


事实上,在ECMAScript 6标准中,const修饰符用来表示一个变量在定义之后不可再被赋值,是语法层次的约束;而JavaScript引擎中的JIT过程始终发生在解释执行之后,如果const修饰符的约束在解释执行阶段被违反,将会立即退出,不会优化执行JIT过程。因此,JIT过程只需要考虑数据流问题,而不必考虑const修饰符的约束。由于ChakraCore在JIT的优化阶段与解释执行阶段使用同一套中间语言,不管是Ld_A还是InitConst都兼容JIT的全过程,本漏洞可以明确认为是一个业务逻辑漏洞。


参考链接:

1.https://portal.msrc.microsoft.com/en-us/security-guidance/acknowledgments

2.https://portal.msrc.microsoft.com/en-US/security-guidance/advisory/CVE-2020-0768