CVE-2021-43527 Mozilla NSS加密库缓冲区溢出漏洞分析报告

漏洞概述

CVE-2021-43527是Mozilla加密库NSS中存在的一个严重缓冲区溢出漏洞。NSS(Network Security Services)是由Mozilla开发维护的密码学库，广泛应用于Firefox、Thunderbird、LibreOffice等主流软件中。

该漏洞由Google P0实验室安全研究员Tavis Ormandy发现并披露，其本质是由于未对证书长度进行适当限制，导致内存复制操作时触发缓冲区溢出。

漏洞复现步骤

1. 生成特殊长度的RSA-PSS密钥

openssl genpkey -algorithm rsa-pss \
  -pkeyopt rsa_keygen_bits:$((16384 + 64*5)) \
  -pkeyopt rsa_keygen_primes:5 \
  -out bigsig.key

• 使用RSA-PSS算法
• 密钥长度设置为16384 + 64*5 = 16704位
• 使用5个素数生成密钥
• 输出到bigsig.key文件

2. 对证书进行自签名

openssl req -x509 -new \
  -key bigsig.key \
  -subj "/CN=BigSig" \
  -sha256 \
  -out bigsig.cer

• 使用x509证书格式
• 使用新生成的密钥
• 设置主题为"BigSig"
• 使用SHA-256哈希算法
• 输出到bigsig.cer文件

3. 使用NSS工具验证证书触发漏洞

vfychain -a bigsig.cer

漏洞技术分析

漏洞位置

漏洞存在于vfy_CreateContext函数中，位于NSS源代码的/nss/lib/cryptohi/secvfy.c文件477-490行。

关键代码分析

// 内存复制操作 - 漏洞触发点
memcpy(cx->u.buffer, sig->data, sigLen);

// 结构体定义
typedef struct VFYContextStr VFYContext;
struct VFYContextStr {
    // ... 其他成员
    union {
        unsigned char buffer[1]; // 固定长度缓冲区
        // ... 其他联合成员
    } u;
    // ... 其他成员
};

漏洞触发机制

1. 可控参数:

   • cx->u.buffer: 固定长度的缓冲区
   • sig->data: 完全由攻击者控制的签名数据
   • sigLen: 可被攻击者控制的公钥长度

2. 绕过检查:

   • 484行检查sigLen与sig->len是否相等
   • 自签名情况下两者必然相等
   • 检查通过后直接执行不安全的memcpy

3. 精心构造的长度:

   • 16704位(2088字节) = 16384(NSS定义的RSA_MAX_MODULUS_BITS) + 64*5
   • 5个64字节分别对应:
     • pkcs1RSADigestInfoLen
     • pkcs1RSADigestInfo
     • wincx
     • hashcx
     • hashobj

动态调试分析

1. 启动调试:

   gdb vfychain
   

2. 设置断点:

   b SECKEY_SignatureLen
   

3. 观察关键值:

   • sigLen和sig->len均为2088(16704位/8)
   • 该长度正好覆盖VFYContext结构体中的hashobj指针

4. 崩溃点:

   • 崩溃发生在VFY_Begin函数的call指令
   • 通过修改bigsig.cer结尾数据可控制rax寄存器值

漏洞利用分析

利用条件

1. 构造特定长度的证书(2088字节)
2. 精心设计溢出数据覆盖hashobj指针
3. 控制程序执行流

利用限制

1. 直接验证证书时rax为随机值
2. 需要人工修改证书结尾数据才能精确控制rax

漏洞影响

受影响软件

• Firefox浏览器
• Thunderbird邮件客户端
• LibreOffice办公套件
• 其他使用NSS加密库的应用程序

潜在危害

• 远程代码执行
• 权限提升
• 系统崩溃

漏洞修复建议

1. 更新到修复版本:

   • NSS 3.73或更高版本

2. 代码修复方案:

   • 添加证书长度验证
   • 使用安全的内存操作函数

经验教训

1. Fuzz测试局限性:

   • Mozilla拥有强大的安全团队和fuzz工具
   • 但仍多年未发现此漏洞
   • 表明现有fuzz工具存在检测盲区

2. 简单漏洞的持久性:

   • 原理简单的漏洞可能长期存在
   • 需要改进代码审计方法

参考资料

1. NSS secvfy.c源代码
2. NSS blapit.h头文件
3. Google Project Zero博客分析