2018年1月底，FortiGuard Labs team在Microsoft Windows中发现了一个远程内核崩溃漏洞，并遵循Fortinet公司的披露流程向微软报告。6月12日，微软发布了一个咨询通告，其中包含针对此漏洞的修复程序，并将其标识为CVE-2018-1040。

此内核崩溃漏洞位于Microsoft Windows代码完整性内核模块“ci.dll”中。所有主流的Windows版本都受到影响，包括Windows 10，Windows 7，Windows 8.1，Windows Server 2008，Windows Server 2012和Windows Server 2016。

我发现的这个漏洞可以通过从网站或SMB共享上远程下载构造的.dll或.lib文件来触发。使用IE或Edge下载文件并保存时，会导致Windows内核指针间接引用无效地址。因此，引发Windows错误检查（内核崩溃）。在Windows 10上，系统重新启动后，用户登录时会发生内核崩溃。这会导致Windows 10内核一直陷入循环的崩溃之中。

在本博客中，我想分享一下我对这个漏洞的详细分析。

分析

要重现此远程内核崩溃漏洞，可以在Windows 10上打开IE或Edge，输入url http://192.168.0.111/poc.dll（它可以是任何托管PoC文件的URL），然后在弹出窗口中选择“保存“。当保存文件poc.dll时，可以看到Windows 10错误检查（内核崩溃）。对于Windows 10中的内核崩溃，即使重新启动也会继续发生，这会导致Windows 10无法正常工作。对于用户，可能需要重新安装系统。

下面是发生崩溃时的堆栈调用。

图1.发生崩溃时的堆栈调用

从上面的调用堆栈输出中，我们可以看到在调用函数“KERNELBASE！GetFileVersionInfoSizeExW”时会发生内核崩溃，之后它会调用函数“KERNELBASE！LoadLibraryExW”。最后，它会导致整个内核崩溃。

当IE / Edge下载.dll或.lib文件并保存在磁盘上时，它将调用函数“KERNELBASE！GetFileVersionInfoSizeExW”来检索.dll / .lib版本信息。要获取.dll / .lib版本信息，它会调用函数“KERNELBASE！LoadLibraryExW”以加载dwFlags等于0x22的.dll / .lib文件。在Microsoft MSDN中搜索，我们可以看到dwFlags 0x22是“LOAD_LIBRARY_AS_DATAFILE（0x00000002）”和“LOAD_LIBRARY_AS_IMAGE_RESOURCE（0x00000020）”的组合。因此，IE / Edge会将下载的.dll / .lib文件加载为资源.dll / .lib和数据文件来获取相关信息。构造的poc.dll会引发Windows 10发生内核崩溃，即使重新启动也无法恢复系统。这是因为用户登录Windows时，会扫描IE / Edge临时目录中的.dll / .lib文件。

函数LoadLibraryExW加载构造的PoC文件poc.dll。当它处理SizeOfHeaders时，它会得到一个0x06的值（正确的size 是0x200）。在计算CI.dll中的函数CI！CipImageGetImageHash中的sha1散列块size时，会导致整数溢出。溢出的块size是0xfffffeb6。计算后获取的溢出块size为0xfffffe7a，由于构造的sha1块size过大，调用函数CI！SymCryptSha1AppendBlocks会导致大循环和内核内存读取访问冲突。因此，会发生Windows错误检查（内核崩溃）。

图2.包含精心制作的SizeOfHeaders的poc.dll

通过逆向和跟踪，可以看到函数_CipImageGetImageHash的调用导致sha1块size整数溢出。

PAGE:85D15618 _CipImageGetImageHash@36 proc near      ; CODE XREF:
......
PAGE:85D1571F                 mov     edx, edi
PAGE:85D15721                 mov     ecx, [ebp+arg_4]
PAGE:85D15724                 call    _HashpHashBytes@12 ; HashpHashBytes(x,x,x)
PAGE:85D15729                 lea     edx, [esi+0A0h]
PAGE:85D1572F
PAGE:85D1572F loc_85D1572F:                           ; CODE XREF: CipImageGetImageHash(x,x,x,x,x,x,x,x,x)+CF↑j
PAGE:85D1572F                 mov     edi, [ebp+arg_10]
PAGE:85D15732                 mov     eax, [edi+54h]  ; ----->  here [edi+54h] is obtained from poc.dll at offset 0x104, its value is 0x06.
PAGE:85D15735                 sub     eax, edx        ; ----->  here edx=83560150
PAGE:85D15737                 add     eax, [ebp+BaseAddress]  ----> here [ebp+BaseAddress]=83560000
PAGE:85D1573A                 push    eax             ;  ---------> So, after the above calculation, eax occurs integer subtraction overflow, result in eax=fffffeb6
PAGE:85D1573B                 mov     ecx, [ebp+arg_4]
PAGE:85D1573E                 call    _HashpHashBytes@12 ------> the function call chain finally results in a kernel crash
PAGE:85D15743                 mov     esi, [edi+54h]  ;
PAGE:85D15746                 mov     [ebp+var_30], esi
In following function, an insufficient bounds check is performed:
.text:85D0368C @SymCryptHashAppendInternal@16 proc near
.text:85D0368C                                         ; CODE XREF: SymCryptSha1Append(x,x,x)+10↑p
.text:85D0368C                                         ; SymCryptMd5Append(x,x,x)+10↑p
.text:85D0368C
.text:85D0368C var_18          = dword ptr -18h
.text:85D0368C var_14          = dword ptr -14h
.text:85D0368C var_10          = dword ptr -10h
.text:85D0368C var_C           = dword ptr -0Ch
.text:85D0368C var_8           = dword ptr -8
.text:85D0368C var_4           = dword ptr -4
.text:85D0368C Src             = dword ptr  8
.text:85D0368C MaxCount        = dword ptr  0Ch
.text:85D0368C
.text:85D0368C                 mov     edi, edi
.text:85D0368E                 push    ebp        
.text:85D0368F                 mov     ebp, esp     .
......
85D0372D                 mov     ecx, [ebp+var_8]
.text:85D03730                 mov     edx, [ebp+var_18]
.text:85D03733                 jmp     short loc_85D0373B
.text:85D03735 ; ---------------------------------------------------------------------------
.text:85D03735
.text:85D03735 loc_85D03735:                           ; CODE XREF: SymCryptHashAppendInternal(x,x,x,x)+46↑j
.text:85D03735                                         ; SymCryptHashAppendInternal(x,x,x,x)+52↑j
.text:85D03735                 mov     ecx, [ebp+Src]
.text:85D03738                 mov     [ebp+var_8], ecx
.text:85D0373B
.text:85D0373B loc_85D0373B:                           ; CODE XREF: SymCryptHashAppendInternal(x,x,x,x)+A7↑j
.text:85D0373B                 cmp     esi, [edx+18h]  ; ----> here [edx+18h] equals 40h, esi equals fffffe7a, due to unsigned integer comparison, the crafted block size is not found
.text:85D0373E                 jb      short loc_85D03769
.text:85D03740                 mov     edi, [edx+1Ch]
.text:85D03743                 lea     eax, [ebp+var_C]
.text:85D03746                 push    eax
.text:85D03747                 push    esi
.text:85D03748                 mov     esi, [edx+0Ch]
.text:85D0374B                 add     edi, ebx
.text:85D0374D                 mov     ecx, esi
.text:85D0374F                 call    ds:___guard_check_icall_fptr ; _guard_check_icall_nop(x)
.text:85D03755                 mov     edx, [ebp+var_8]
.text:85D03758                 mov     ecx, edi
.text:85D0375A                 call    esi

随着sha1块size的增加，它最终调用以下函数： 

.text:85D01060 @SymCryptSha1AppendBlocks@16 proc near  ; CODE XREF: SymCryptSha1Result(x,x)+40↑p
......
.text:85D010A4                 mov     eax, [ebp+arg_0] -----> here eax gets the overflowed sha1 block size= 0xfffffe7a
.text:85D010A7                 mov     [esp+0D0h+var_B4], edi
.text:85D010AB                 mov     [esp+0D0h+var_C4], ecx
.text:85D010AF                 cmp     eax, 40h
.text:85D010B2                 jb      loc_85D02507
.text:85D010B8                 mov     [esp+0D0h+var_58], ecx
.text:85D010BC                 mov     ecx, [esp+0D0h+var_C0]
.text:85D010C0                 mov     [esp+0D0h+var_54], ecx
.text:85D010C4                 lea     ecx, [edx+8]    ;
.text:85D010C7                 shr     eax, 6    -------> the overflowed block size is used as the following loop function counter
.text:85D010CA                 mov     [esp+0D0h+var_60], esi
.text:85D010CE                 mov     [esp+0D0h+var_5C], edi
.text:85D010D2                 mov     [esp+0D0h+var_68], ecx ;
.text:85D010D6                 mov     [esp+0D0h+var_50], eax -----> here is the loop counter
......
.text:85D01359                 ror     edx, 2
.text:85D0135C                 mov     ecx, [ecx+28h]
.text:85D0135F                 bswap   ecx
.text:85D01361                 mov     [esp+0D0h+var_6C], ecx
.text:85D01365                 mov     ecx, eax
.text:85D01367                 rol     ecx, 5
.text:85D0136A                 mov     eax, edi
.text:85D0136C                 add     ecx, [esp+0D0h+var_6C]
.text:85D01370                 xor     eax, edx
.text:85D01372                 and     eax, [esp+0D0h+var_C0]
.text:85D01376                 xor     eax, edi
.text:85D01378                 add     edi, 5A827999h
.text:85D0137E                 add     eax, ecx
.text:85D01380                 mov     ecx, [esp+0D0h+var_68]
.text:85D01384                 add     eax, esi
.text:85D01386                 mov     esi, [esp+0D0h+var_C0]
.text:85D0138A                 mov     [esp+0D0h+var_84], eax
.text:85D0138E                 ror     esi, 2
.text:85D01391                 mov     ecx, [ecx+2Ch]  ----> after a large loop call, here it results in a read access violation, so the bugcheck (kernel crash) occurs 
.text:85D01394                 bswap   ecx
.text:85D01396                 mov     [esp+0D0h+var_9C], ecx
.......
.text:85D024DD                 mov     ecx, [esp+0D0h+var_68]
.text:85D024E1                 mov     [esp+0D0h+var_54], eax
.text:85D024E5                 add     ecx, 40h  ----> memory access pointer increases 0x40 in each loop
.text:85D024E8                 mov     [esp+0D0h+var_C0], eax
.text:85D024EC                 mov     eax, [ebp+arg_0]
.text:85D024EF                 sub     eax, 40h
.text:85D024F2                 mov     [esp+0D0h+var_68], ecx
.text:85D024F6                 sub     [esp+0D0h+var_50], 1  ------> here the loop counter decreases by 1, not equaling 0, to continue the loop. Due to the overflowed large sha1 block size, here a large loop is executed.
.text:85D024FE                 mov     [ebp+arg_0], eax
.text:85D02501                 jnz     loc_85D010DD
.text:85D02507

从上面的分析中，可以看到，远程内核崩溃的根本原因是LoadLibraryEx函数无法正确解析作为资源和数据文件构造的.dll / .lib文件。poc.dll包含构造的SizeOfHeaders值为0x06（正确的值应为0x200），该值位于PoC文件中的偏移量0x104处时，发生整数溢出。

构造的size值会导致计算出错误的sha1块size（它会成为负值）。由于边界检查不足，sha1计算函数进入一个较大的循环，这会导致内存读取访问冲突。最后，发生系统错误检查（内核崩溃）。

解决方案

鼓励所有存在漏洞的Microsoft Windows用户升级到最新的Windows版本或应用最新的补丁程序。