Stagefright漏洞公告 – 阿里移动安全

作者: 迅迪 没羽 轩夏 成淼 奋龙 逆巴

0x00 什么是Stagefright


StageFright是一个Android中的系统服务,可处理各种多媒体格式,由Natvie C++代码实现,多媒体应用如何与Android Native多媒体进行交互可参考如下图:

enter image description here

而Stagefright所涵盖的模块非常广

|-- stagefright  
|   |  
|   |-- codecs   //提供解码器实现  
|   |  
|   |-- colorconversion   //颜色空间转换  
|   |  
|   |-- foundation   //基本数据结构的实现  
|   |  
|   |-- httplive   //m3u8解析  
|   |  
|   |-- id3        // ID3 TAG解析(一般用于MP3格式的metadata容器)  
|   |  
|   |-- include    //基本头文件  
|   |   
|   |-- matroska   //matroska文件解析  
|   |  
|   |-- mpeg2ts    //mpeg2ts文件解析和数据获取一些处理  
|   |  
|   |-- mp4     

由于多媒体处理的实时性特征,该库通过Native代码实现,这也是的该库存在内存破坏的问题远远多于Java实现的代码。

0x01 谁发现了Stagefright


以色列移动信息安全公司Zimperium研究人员Joshua Drake在7月21号发布的声明,声称会在8月的BlackHat会议上发布细节。

0x02 漏洞概要


Android Stagefright框架中发现了多个整数溢出和下溢,不正确整数溢出检查等漏洞,可导致任意代码执行等问题。

攻击者通过发送包含特制媒体文件的MMS或WEB页来触发该漏洞。由于stagefright不只是用来播放媒体文件的,还能自动产生缩略图,或者从视频或音频文件中抽取元数据,如长度、高度、宽度、帧频、频道和其他类似信息。因此接收到恶意彩信的用户只要查看缩略图就可触发该漏洞。

“Stagefright”媒体播放引擎库在Android 2.2中引入,至5.1的所有版本上均存在此漏洞,预计会有95%的Android设备,约有九亿五千万的安卓设备受该漏洞影响.

使用Stagefright库的应用程序以Media权限运行,成功利用漏洞,允许攻击者浏览器媒体库相应的文件,但通过权限提升攻击,可完全控制设备。

该Stagefright漏洞所对应的CVE ID如下:

CVE-2015-1538  
CVE-2015-1539  
CVE-2015-3824  
CVE-2015-3826  
CVE-2015-3827  
CVE-2015-3828  
CVE-2015-3829  

0x03 漏洞分析


根据https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commits/cm-12.1提供的补丁,进行了相关的分析:

4.1 Prevent reading past the end of the buffer in 3GPP

补丁链接:

https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/57db9b42418b434751f609ac7e5539367e9f01a6

该漏洞产生在以下的chunk中:

enter image description here

这是一个堆内存读越界漏洞,parse3GPPMetaData方法中调用mDataSource->readAt( offset, buffer, size)读取size大小的数据到申请的buffer中,然后下面会调用mFileMetaData->setCString()方法进行内存拷贝:

enter image description here

我们来看setCString()方法的最终会调用memcpy进行内在拷贝:

#!c++
void MetaData::typed_data::setData(uint32_t type, const void *data, size_t size) {
clear();
mType = type;
allocateStorage(size);
memcpy(storage(), data, size);
}

由于对memcpy中size的处理不当,导致越界读取了内存数据。

4.2 Prevent integer underflow if size is below 6

补丁链接:

https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/9824bfd6eec1daa93cf76b6f4199602fe35f1d9d

该漏洞是一个integer underflow漏洞,对于构造的size来说,如果size<6,可导致len16的值变的很大:

enter image description here

导致接下来的内存越界操作:

enter image description here

4.3 Fix integer overflow when handling MPEG4 tx3g atom


补丁链接:

https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/889ae4ad7227c395615d03b24a1667caa162c75f

该漏洞产生在“tx3g”的chunk中,chunk_size是uint,与size之和溢出,会导致实际分配比size小的内存。后面的memcpy函数将会发生堆溢出:

enter image description here

mLastTrack->meta->findData(kKeyTextFormatData, &type, &data, &size)函数调用返回为真,size值将不会为0,chunk_size与size都为uint8_t,之和后发生整数溢出,这样导致new一个比size更小的空间,在随后的memcpy将发生堆溢出:

#!c++
bool MetaData::findData(uint32_t key, uint32_t *type,
const void **data, size_t *size) const {
ssize_t i = mItems.indexOfKey(key); //键值存在 i>0
if (i < 0) {
return false;
}
const typed_data &item = mItems.valueAt(i);
item.getData(type, data, size);
return true;
}

接下来new (std::nothrow) uint8_t[size + chunk_size] ,size与chunk_size之和发生整数溢出,值将小于size,此后的memcpy发生堆溢出:

enter image description here

4.4 Fix integer underflow in covr MPEG4 processing

补丁链接:

https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/b1f29294f1a5831eb52a81d3ee082a9475f6e879

从patch代码可知,由于未检测chunk_data_size的长度,导致后面的chunk_data_size – kSkipBytesOfDataBox为负数,

enter image description here

向上追溯,chunk_data_size = offset + chunk_size - data_offset;off64_t data_offset = *offset + 8;其中chunk_size为mpeg4格式中box的chunk_size,offset为当前的box的起始位置。由patch代码可知,有这样的不等或成立才能避免该漏洞的出现:

chunk_data_size <= kSkipBytesOfDataBox
⇨   *offset + chunk_size - *offset - 8 <= 16
⇨     chunk_size - 8 <= 16
⇨ chunk_size <= 24(0x18)

所以当chunk_size的值<=24时会触发漏洞。构造的一个样本(0x08)截图如下:

enter image description here

4.5 Prevent integer overflow when processing covr MPEG4 atoms

补丁链接:

https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/7ff5505d36b1cfd8b03497e0fb5aa24b5b099e45

从patch代码可知,由于未对chunk_data_size的长度进行限制,当chunk_data_size>=SIZE_MAX-1时,chunk_data_size+1>=SIZE_MAX,导致ABuffer分配0长度的内存,后续再进行内存操作就导致堆越界。

enter image description here

4.6 Fix integer overflow during MP4 atom processing

补丁链接:

https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/3854030bf70cb78ec0afbf90d0e7d8e1cf8f9904

从代码分析可知,要构造出满足条的POC样本,需要chunk_size=1,然后unint64来存储chunk_size。对于该漏洞POC的构造,我们假设:mNumSampleToChunkOffsets = 0xFFFFFFFF/0xC 可得,mNumSampleToChunkOffsets = 0x15555555

我们构造如下样本:

enter image description here

其中chunk_size 为1,large_chunk_size0x100000007, mNumSampleToChunkOffsets0x15555555

加载该样本,运行截图如下:

enter image description here

4.7 Fix integer underflow in ESDS processing

补丁链接:

https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/e586b3e891e7c598449d40a9c44c70fd6663d064

从patch代码可知,由于未对size的大小进行检测,后续会进行多次-2操作,导致size为负数,导致堆下溢出。

enter image description here

要构造poc需进入ESDS.cpp查看详细代码:

enter image description here

首先获取偏移的值,并进行一系列运算,当more=true时停止,并返回data_size,然后开始解析ESDS。

enter image description here

从代码可以看出来当3个标志位都为1时,才会进行size-2操作,因此构造的poc必须满足3个标志位,0xE0以上数值就满足要求。因此将size修改为5,标志位修改为0xE3就能触发漏洞的畸形样本截图如下:

enter image description here

4.8 Fix several ineffective integer overflow checks

补丁链接:

https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/16c78bb6608dd5abbf3a1fc1cd98e8fc94cfb241

此漏洞有3处patch,涉及到3个chunk分别是“stts”、“ctts”、“stss”。是由于几个uint32型数据相乘,再赋值给uint64可能会导致溢出:

enter image description here

以“stts”chunk为例来说一下poc的构造: 代码分析,我可得“stts”chunk的结构头如下:

enter image description here

第4个4字节的值即为mTimeToSampleCount,我们假设存在这样一个等式:mTimeToSampleCount * 2 * 4 = 0xFFFFFFFF+0x1可得,mTimeToSampleCount=0x20000000 我们以mTimeToSampleCount=0x20000000构造的一个POC如下:

enter image description here

运行结果:

enter image description here

chunk“ctts”、“stss”也可以通过类似的方法构造出POC。

0x04 触发途径


  • 可通过发送嵌入恶意视频文件的彩信
  • 构建嵌入恶意视频的WEB页,诱使使用Stagefright库的浏览器或应用打开
  • 构建恶意视频文件,诱使链接Stagefright库的应用打开

0x05 受影响厂商


Amazon   Barnes and Noble    
Google   HTC     
Huawei Technologies  
Kyocera Communications   
LG Electronics   
Motorola, Inc.  
Samsung Mobile   
Sony Corporation

0x06 受影响应用:


由于Stagefright是一个底层的多媒体处理库,因此调用该库的应用都受此漏洞影响,我们随机检测国内主流的几个应用做,发现都存在此问题:

6.1 绝大多数视频APP都受影响,以乐视视频为例

- 受影响版本:Android/5.9.3
- 点击特制构建的视频文件,选择“乐视视频”播放:

enter image description here

  • 查看手机端,乐视视频播放文件出错:

enter image description here

-查看日志信息,可以看到libstagefright.so的crash信息,在MPEG4Extractor::parseChunk(off64_t *offset, int depth) 方法中解析文件出错,受影响代码可以参考:

https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/android-5.1.1_r8/media/libstagefright/MPEG4Extractor.cpp:

enter image description here

6.2 某手机浏览器

- 版本:
Android/6.0.1.1560
- 测试:
使用某手机浏览器的二维码功能,扫描生成的视频PoC文件,
在浏览器弹出的提示窗口中选择“直接打开”:

enter image description here

-查看手机端,播放视频文件出错:

enter image description here

-查看日志信息,可以看到libstagefright.so的crash信息,在MPEG4Extractor::parseChunk(off64_t *offset, int depth) 方法中解析文件出错。

enter image description here

6.3某SNS通讯工具

-   版本:
Android/6.2.2
-  发送特殊构建的视频文件时,点击播放会弹出“播放失败”窗口,如图:

enter image description here

  • 在后台接收手机的错误信息,发现了libstagefright.so的crash信息:

enter image description here

可以看到解析视频文件时发生崩溃,通过视频发送或SNS形式传播,可大范围的影响用户。

0x07,缓解方案


  • root安卓设备,禁用Stagefright,(会导致大量应用不可用,系统无法正常使用)
  • 谨慎打开莫名的mp4文件或者陌生人发送的彩信
  • 使用谷歌的Hangouts App用户请将彩信的媒体文件自动下载功能禁用
  • 使用谷歌的Messenger客户端(安卓5.0以上版本的系统默认短信客户端)请关闭自动获取MMS消息功能
  • 三星Galaxy S6中,按照以下步骤去禁用系统默认短信客户端中的自动获取彩信功能: 短信app-更多-设置-更多设置-多媒体消息-自动获取
  • 安装阿里钱盾等安全软件,以便于防范病毒木马对该漏洞的利用

0x08 厂商解决方案


Google已经发布Android 5.1.1_r5修复该漏洞,注意不是所有Android 5.1.1 (Lollipop)手机应用了该补丁,需要安装patchlevel r5补丁:

https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/0e4e5a8%5E!/ 
https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/5c134e6%5E!/ 
https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/030d8d0%5E!/ 

CyanogenMod中的cm12.1 branch已经修复该漏洞:

https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commits/cm-12.1

积极联系通过厂商OTA进行更新

0x09 参考链接


-   http://blog.zimperium.com/experts-found-a-unicorn-in-the-heart-of-android/ 
-   http://www.kb.cert.org/vuls/id/924951
-   http://www.forbes.com/sites/thomasbrewster/2015/07/27/android-text-attacks/ 
-   http://www.zdnet.com/article/stagefright-just-how-scary-is-it-for-android-users/ 
-   http://arstechnica.com/security/2015/07/950-million-android-phones-can-be-hijacked-by-malicious-text-messages/ 
-   https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/0e4e5a8%5E!/ 
-   https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/5c134e6%5E!/ 
-   https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/030d8d0%5E!/ 
-   http://source.android.com/devices/media.html 
-   https://www.duosecurity.com/blog/exploit-mitigations-in-android-jelly-bean-4-1

原文链接:http://drops.wooyun.org/papers/7558

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