CVE-2022-21882 Windows win32k.sys内核提权漏洞分析与利用

漏洞概述

CVE-2022-21882是Windows内核组件win32k.sys中的一个权限提升漏洞，该漏洞存在于Windows内核图形设备接口(GDI)的处理机制中。攻击者成功利用此漏洞可以在本地系统上下文中执行任意代码，从而获得SYSTEM权限。

漏洞影响

• 影响版本：Windows 10/11及Windows Server 2016/2019/2022的特定版本
• 漏洞类型：本地权限提升(LPE)
• CVSS评分：7.8 (高危)
• 利用复杂度：中等

漏洞成因

该漏洞源于win32k.sys驱动程序中对象管理的竞争条件问题，具体表现为：

1. 对象引用计数处理不当：内核对象在特定操作序列下引用计数可能被错误管理
2. 竞争条件：在多线程环境下，对象状态可能被不一致地修改
3. 内存管理缺陷：导致释放后使用(UAF)或双重释放等内存安全问题

漏洞复现环境

• 操作系统：Windows 10 21H2 (Build 19044.1466)
• 调试工具：
  • WinDbg Preview
  • IDA Pro 7.7
  • Process Hacker
• 必要组件：
  • Windows SDK
  • WDK (Windows Driver Kit)

技术分析

漏洞触发路径

1. 创建特定GDI对象：通过CreateBitmap或类似API创建易受攻击的对象
2. 多线程操作：并发线程操作同一对象
3. 引用计数错误：在特定操作序列下引用计数递减错误
4. 内存破坏：导致内核内存被控制

关键数据结构

typedef struct _SURFACE {
    DWORD dwSignature;
    PVOID pvScan0;
    // ... 其他成员
} SURFACE, *PSURFACE;

漏洞利用步骤

1. 对象创建阶段：

   • 创建易受攻击的GDI对象
   • 设置对象属性使其处于特定状态

2. 竞争条件触发：

   • 创建多个线程并发操作该对象
   • 精确控制操作时序

3. 内存操作阶段：

   • 利用引用计数错误导致的内存问题
   • 控制释放的内存区域

4. 权限提升：

   • 覆盖内核数据结构
   • 修改进程令牌或类似敏感数据

EXP分析

典型利用代码包含以下关键部分：

1. 对象创建函数：

   HBITMAP CreateVulnerableBitmap()
   {
       // 创建特定格式的位图
       return CreateBitmap(0x100, 0x100, 1, 32, NULL);
   }
   

2. 竞争线程函数：

   DWORD WINAPI RaceThread(LPVOID lpParam)
   {
       // 并发操作GDI对象
       SelectObject(hDC, hBitmap);
       // ... 其他操作
       return 0;
   }
   

3. 内存操作部分：

   void ManipulateMemory()
   {
       // 分配用户模式内存
       PVOID pFake = VirtualAlloc(NULL, 0x1000, MEM_RESERVE|MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
   
       // 构造恶意数据
       memset(pFake, 0x41, 0x1000);
   
       // 触发漏洞覆盖内核对象
       // ...
   }
   

动态调试

使用WinDbg进行内核调试的关键步骤：

1. 设置符号路径：

   .sympath srv*https://msdl.microsoft.com/download/symbols
   .reload
   

2. 断点设置：

   bp win32kfull!NtGdiCreateBitmap
   bp win32kfull!EngDeleteSurface
   

3. 内存分析：

   !pool <address>
   !object <handle>
   

漏洞修复

微软在2022年1月的补丁中修复了此漏洞，主要修改包括：

1. 引用计数验证：增加了对对象引用计数的严格检查
2. 同步机制改进：添加了额外的锁机制防止竞争条件
3. 内存安全增强：改进了对象释放时的内存清理过程

缓解措施

在无法立即应用补丁的情况下，可采取以下缓解措施：

1. 用户权限限制：限制普通用户的权限
2. 攻击面减少：
   • 禁用不必要的GDI功能
   • 启用CFG (Control Flow Guard)
3. 监控与检测：
   • 监控可疑的GDI对象操作
   • 检测多线程GDI操作模式

参考链接

1. Microsoft Security Update Guide
2. Windows Internals, 7th Edition
3. Windows Kernel Programming by Pavel Yosifovich

总结

CVE-2022-21882是一个典型的内核模式驱动程序漏洞，展示了Windows图形子系统中的安全风险。通过深入分析此类漏洞，安全研究人员可以更好地理解Windows内核的安全机制和潜在弱点，从而开发更有效的防御措施。