Retme的未来道具研究所

世界線の収束には、逆らえない

我写的,首发于360技术博客~    http://blogs.360.cn/360mobile/2014/08/04/all-about-fakeid/

BlueBox于7月30日宣布安卓从2010年以来一直存在一个apk签名问题[1],并且会在今年Blackhat上公布细节。

利用该漏洞可以提升权限,突破沙箱限制。我在细节公开之前对这个漏洞进行成功利用,在此分享一些漏洞利用的细节。

一、关于APK签名

安卓APP在发布之前需要进行签名,签名信息被放在apk压缩包的/META-INF目录中。通常出于以下目的,系统会校验这个签名:

-          安装前验证apk中文件数据的完整性。

-          识别apk的身份。如果一个apk有系统签名,会有更高的权限;如果两个apk的签名一致,这两个应用可以共享数据。一些特定场景下一些应用会验证其他应用是否有某个特定签名,比如webkit会验证一个插件程序是否是由Adobe签出。

发布应用之前,使用一个自签名的证书对apk进行签名是可以满足需求的。使用”keytool  –printcert –file  CERT.RSA”命令可以查看证书的详细信息。下图是一个普通的自签名证书。可以看到所有人和签发人是同一个。

 

然而签名文件格式符合RFC2315[2]和RFC2459[3] 的规范,所以这个证书同样可以使由CA颁布的。如果使用一个CA颁布的证书发行APK程序,那么在META-INF目录中的CERT.RSA中可能会存在一个证书链,包含根证书和子证书。

在安卓上我们可以使用如下代码获取到应用内证书链中的所有证书:

sig=packageManager.getPackageInfo(pkgName,PackageManager.GET_PERMISSIONS| PackageManager.GET_SIGNATURES);
 
for(Signature sig : pkginfo.signatures)
 
      Log.d("TEST", sig.toCharsString()+"\n");

二、问题所在

这个漏洞的Google Bug ID 是13678484,从AOSP上的修复代码可以发现问题出现在签名校验的JarVerifier类中[4]。最关键的代码是在JarUtils中,添加了chainCheck的选项,可以对所有证书进行校验。

-    private static X509Certificate findCert(Principal issuer, X509Certificate[] candidates) {
+    private static X509Certificate findCert(Principal issuer, X509Certificate[] candidates,
+            X509Certificate subjectCert, boolean chainCheck) {
         for (int i = 0; i < candidates.length; i++) {
             if (issuer.equals(candidates[i].getSubjectDN())) {
+                if (chainCheck) {
+                    try {
+                        subjectCert.verify(candidates[i].getPublicKey());
+                    } catch (Exception e) {
+                        continue;
+                    }
+                }
                 return candidates[i];
             }
         }

如果没有这句代码会怎样?我们可以这么构造一个恶意证书:

  1. 开发机上生成一个根证书(记为CA),并用这个证书去颁发一个子证书(记为SIGN)
  2. 然后使用这个子证书为我们即将发布的apk签名,这时APK中的.Rsa文件将包含两个证书,一个是SIGN,一个是CA。并且APK所有的文件都是可以用这个RSA文件验证其合法性的
  3. 对这个RSA文件进行篡改,只修改CA证书的内容(替换后的CA记为FakeCA),不修改证书中的SignerInfo部分,不影响PackageManger在安装前使用SignerInfo.encryptedDigest对APK包数据完整性进行校验
  4. 这个APK可以被成功安装,并且包含两个证书,一个是SIGN,一个是FakeCA

 

如果你之前像我一样不了解PKCS7签名文件格式,那么在尝试恶意修改rsa文件时将会遇到一些麻烦,我推荐使用开源项目pyASN1去修改RSA文件。因为这种格式本质上是使用DER编码,使用ASN1做了序列化,使用pyASN1能让我们快速熟悉这种文件格式,并且快速着手进行签名篡改。

我将文件修改代码放到了我的github上[5],注意这不是一份自动篡改证书的工具,内部包含了一些路径和格式的硬编码,你如果想使用这份代码,需要理解代码的意思并做一些修改。

我使用自己写的工具将一个证书篡改成由Adobe颁发的:

三、如何利用

上文已经提到过,PackageManger在安装APK时并不校验证书链上所有证书的合法性,只要存在被指定的SIGN能够校验APK中所有文件的合法性即可。

但是签名证书的另外一个功能,验证身份,则受到了这个漏洞的影响。系统中多处使用getPackageInfo获取安装包证书,如果获取到多个证书,通常认为只要有一个证书可信即可。比如WebKit插件认证adobe flash player插件的逻辑如下[6]

225    private static boolean containsPluginPermissionAndSignatures(PackageInfo pkgInfo) {
226
227        // check if the plugin has the required permissions
228        String permissions[] = pkgInfo.requestedPermissions;
229        if (permissions == null) {
230            return false;
231        }
232        boolean permissionOk = false;
233        for (String permit : permissions) {
234            if (PLUGIN_PERMISSION.equals(permit)) {
235                permissionOk = true;
236                break;
237            }
238        }
239        if (!permissionOk) {
240            return false;
241        }
242
243        // check to ensure the plugin is properly signed
244        Signature signatures[] = pkgInfo.signatures;
245        if (signatures == null) {
246            return false;
247        }
248        if (SystemProperties.getBoolean("ro.secure", false)) {
249            boolean signatureMatch = false;
250            for (Signature signature : signatures) {
251                for (int i = 0; i < SIGNATURES.length; i++) {
252                    if (SIGNATURES[i].equals(signature)) {
253                        signatureMatch = true;
254                        break;
255                    }
256                }
257            }
258            if (!signatureMatch) {
259                return false;
260            }
261        }
262
263        return true;
264    }
265

从这段代码以及PluginManager.java的其他代码,可以看到WebKit是这样认证一个APK是否是Adobe FlashPlayer插件的:

-   APK证书中包含Adobe的签名证书,证书数据写死在代码中(PluginManager. SIGNATURE_1),这是adobe使用的签名

-   APK申请了android.webkit.permission.PLUGIN权限

-   APK声明了一个服务,Intent是android.webkit.PLUGIN,有个meta信息是type,type的值必须是native

在以上要求中唯一强制性限制就是证书验证,使用Fakeid,我们已经绕过了这个限制,其他校验自然不成问题。

在4.4以前,任何使用webview并且在访问了请求flash的页面(比如新浪首页)都会被我们的APK程序注入,下图是2345手机浏览器被注入的情况:

这里可以看到com.example.noperm和com.adobe.flashplayer都被认为是可信插件,成功进行了注入。

但是只是注入成功,我们的代码并没有得到执行机会。我们注入成功是因为webkit调用了PluginManager.getPluginClass将我们之前注册过接收android.webkit.PLUGIN 的服务load起来。但是我们的代码并不会被回调。希望注入代码被回调,还需要我们进一步理解webkit插件开发的规范。

291    /* package */
292    Class<?> getPluginClass(String packageName, String className)
293            throws NameNotFoundException, ClassNotFoundException {
294        Context pluginContext = mContext.createPackageContext(packageName,
295                Context.CONTEXT_INCLUDE_CODE |
296                Context.CONTEXT_IGNORE_SECURITY);
297        ClassLoader pluginCL = pluginContext.getClassLoader();
298        return pluginCL.loadClass(className);
299    }

 四、理解Webkit Plugin,突破沙箱限制执行代码

上文中我们已经看到了webkit调用getPluginClass将我们的apk load到了虚拟机中,但是没有任何代码被触发。

实际上Webkit Plugin的核心是native程序,apk中的java代码仅仅是被JNI调用的。想要触发代码执行,还需要在我们的APK中放一个符合规范的SO文件供Webkit调用

AOSP中恰好有一份浏览器插件的代码[7],所以我们很容易了解插件编写规范。

首先我们需要导出4个接口。

extern "C" {
EXPORT NPError NP_Initialize(NPNetscapeFuncs* browserFuncs, NPPluginFuncs* pluginFuncs, void *java_env);
EXPORT NPError NP_GetValue(NPP instance, NPPVariable variable, void *value);
EXPORT const char* NP_GetMIMEDescription(void);
EXPORT void NP_Shutdown(void);
};

并且在回调函数中告诉浏览器我们是一个Flash插件,这样在Webkit遇到页面的Flash请求时,会加载所有插件libs目录下的so文件并询问他是何种插件.

我们要做的就是告诉浏览器:我是一个flash处理插件。

const char *NP_GetMIMEDescription(void)
{
    return"application/x-shockwave-flash:swf:ShockwaveFlash;application/futuresplash:spl:Futu\
reSplash Player";
}

这样一来我们的SO也被加载了,代码已经突破沙箱执行了:

我将部分关键代码和编译好的poc放到了github上:

https://github.com/retme7/FakeID_poc_by_retme_bug_13678484/

相关链接:

[1] http://bluebox.com/blog/technical/android-fake-id-vulnerability/

[2] https://www.ietf.org/rfc/rfc2315.txt

[3] https://www.ietf.org/rfc/rfc2459

[4] https://android.googlesource.com/platform/libcore/+/android-cts-4.1_r4%5E%21/

[5]https://github.com/retme7/FakeID_poc_by_retme_bug_13678484/

[6]AOSP/frameworks/base/core/java/android/webkit/PluginManager.java

[7]AOSP/frameworks/base/tests/BrowserTestPlugin/


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