Associated Vulnerability
Description
PoC of CVE-2022-20474
Readme
# CVE-2022-20474
### 前言
最近正仔细学习[michalbednarski](https://github.com/michalbednarski)的[LeakValue文章](https://github.com/michalbednarski/LeakValue)。在与Canyie讨论的时候，他说在这篇文章中还提到了一种在LazyValue场景下Self-changing Bundle的情况，然后我就去翻找原文，果真有这么一段，而我在读Michal的文章的时候直接漏掉了。原文中如下说到：
> (Also `LazyValue` with negative length specified can be used (without using other bugs described in this writeup) to create self-changing `Bundle`, the thing `LazyValue` was created to eliminate. But that is another story (and separately reported to Google), in this exploit I'm aiming for more)
Michal指的应该就是CVE-2022-20474 ([bulletin](https://source.android.com/docs/security/bulletin/2022-12-01#framework), [patch](https://android.googlesource.com/platform/frameworks/base/+/569c3023f839bca077cd3cccef0a3bef9c31af63^!/))，我瞅了一眼patch：
```diff
@@ -4388,6 +4388,9 @@
public Object readLazyValue(@Nullable ClassLoader loader) {
int start = dataPosition();
int type = readInt();
if (isLengthPrefixed(type)) {
int objectLength = readInt();
+ if (objectLength < 0) {
+ return null;
+ }
int end = MathUtils.addOrThrow(dataPosition(), objectLength);
int valueLength = end - start;
setDataPosition(end);
return new LazyValue(this, start, valueLength, type, loader);
} else {
return readValue(type, loader, /* clazz */ null);
}
}
```
补丁链接中函数并没有很完整，让我来补全它之后在仔细看一下。这里的`objectLength`就是`LazyValue`中的`length`，事实上只代表了LazyValue中包含的**可变对象的长度**，而整个LazyValue的长度应该是`mLength`字段来控制。而`valueLength`才代表了整个`LazyValue`长度，在`LazyValue`对象中记录为`mLength`。
让我们在对照一下`LazyValue`的布局格式如下：
```java
/**
* | 4B | 4B |
* mSource = Parcel{... | type | length | object | ...}
* a b c d
* length = d - c
* mPosition = a
* mLength = d - a
*/
```
基于上述的内容，我们可以得到如下事实：
1. `mLength`代表整个`LazyValue`的长度，`mLength` = `objectLength` + 8字节。
2. `objectLength`应该大于等于0。
3. `LazyValue`对象中只保存了`mLength`，而没保存`objectLength`，因为`LazyValue`作内存拷贝的时候是基于整个对象来做拷贝的。
4. 读完之后的指针是前移的，可能还会再读一遍LazyValue
然后呢，经过深思熟虑，我们一致认为，这些事实没！啥！X！用！因为基于上面的事实，也只能在read的时候修改一次，而我们知道`Self-changed Bundle`的核心思想是read完成后再修改，才能绕过安全检查。
正当我们准备放弃的时候，突然发现了补丁的描述中有一些细节：
>Addresses a security vulnerability where a (-8) length object would
>cause dataPosition to be reset back to the statt of the value, and be
>re-read again.
### 异常的`objectLength`
其中提到，`objectLength`为`-8`的时候，会存在一些问题，这个给了我们一些额外的启示。此时`LazyValue`还能正常的apply吗？
```java
@Override
public Object apply(@Nullable Class<?> clazz, @Nullable Class<?>[] itemTypes) {
Parcel source = mSource;
if (source != null) {
synchronized (source) {
// Check mSource != null guarantees callers won't ever see different objects.
if (mSource != null) {
int restore = source.dataPosition();
try {
source.setDataPosition(mPosition);
mObject = source.readValue(mLoader, clazz, itemTypes);
} finally {
source.setDataPosition(restore);
}
mSource = null;
}
}
}
return mObject;
}
/**
* @see #readValue(int, ClassLoader, Class, Class[])
*/
@Nullable
private <T> T readValue(@Nullable ClassLoader loader, @Nullable Class<T> clazz,
@Nullable Class<?>... itemTypes) {
int type = readInt();
final T object;
if (isLengthPrefixed(type)) {
int length = readInt();
int start = dataPosition();
object = readValue(type, loader, clazz, itemTypes);
int actual = dataPosition() - start;
if (actual != length) {
Slog.wtfStack(TAG,
"Unparcelling of " + object + " of type " + Parcel.valueTypeToString(type)
+ " consumed " + actual + " bytes, but " + length + " expected.");
}
} else {
object = readValue(type, loader, clazz, itemTypes);
}
return object;
}
```
可以看到真正的`readValue`会从`mPosition`开始读，然后依次读取`LazyType`和`LazyLength`，然后就进入正常的`Value`读取流程了，例如`Parcelable`需要读取`ClassName`，然后执行`createFromParcel`，读完了之后普通的`Key-Value`没有任何区别，也不会对后续的序列化产生影响。再度回顾一下，`Self-changed Bundle`的核心思想是read完成后再修改，这里只不过是一个普通的越界读取而已，看来这个方向行不通。
那么`LazyValue`在此过程中没有`apply`呢，换言之就以`LazyValue`的身份继续参与IPC，此时会调用其`writeToParcel`函数：
```java
public void writeToParcel(Parcel out) {
Parcel source = mSource;
if (source != null) {
synchronized (source) {
if (mSource != null) {
out.appendFrom(source, mPosition, mLength);
return;
}
}
}
out.writeValue(mObject);
}
```
整个`LazyValue`会直接复制过去，除非`mLength = 0`。等等！上文提到`mLength` = `objectLength` + 8字节，而从patch信息中可以知道，要想处罚漏洞`objectLength`应为-8，那么此时`mLength = 0`就成立了。换言之，在这个场景下整个`LazyValue`就直接没了，只会拷贝`String Key`，这样就造成了一个缺失的写入，`Self-changed Bundle`的条件直接满足。
### 复现
| 值 | 说明 |
| --------------- | ------------------------------------------------------------ |
| "Cxxsheng" | 第一个key |
| 4 | 会读取两轮：第一轮代表`VAL_PARCELABLE`；第二轮变成第二个Key的String Length |
| -8 | 会读取两轮：第一轮代表`LazyValue`的`objectLength`，会导致读取指针前移，导致两轮读取；第二轮变成第二个Key 的String Value |
| 0 | 第二个Key 的String Value |
| 0 | 第二个Key 的String Value |
| 1 | `VAL_INTEGER` |
| 0 | 第二个Value |
| 11 | 第三个Key的String Length |
| 32 | 第三个Key的String Value |
| 0 | 第三个Key的String Value |
| 0 | 第三个Key的String Value |
| number1 | 第三个Key的String Value，这两个值用于调整排序 |
| number2 | 第三个Key的String Value，这两个值用于调整排序 |
| 0 | 第三个Key的String Value |
| 13 | `VAL_BYTEARRAY` |
| LazyValue的长度 | 计算得出 |
| ByteArray的长度 | 计算得出 |
| ByteArray | 其中包含了了恶意的Key-Value，即`Intent.EXTRA_INTENT`和`Intent` |
可以通过`number1`和`numbder2`来操作第三个值在`ArrayMap`中的排序。因为`ArrayMap`是依据`key`的`hashcode`来排序的，这样可以让第三个的值在反序列化后变成第二个，紧跟在第一个"Cxxsheng"的后面，如下所示：
```txt
Bundle[{Cxxsheng=Supplier{VAL_PARCELABLE@28+0},[一段乱码]=[恶意的ByteArray], [一段乱码]=0}]
```
可以看到我们读取的顺序也会和写入的顺序不一样。在完成写入后，上文我们分析过一整个LazyValue都被丢了，而第三个`Key-Value`被重新排序到第二个，其中也包括`type`和`objectLength`，因此，页面布局将变成如下所示：
| 值 | 说明 |
| :---------------------------------- | :----------------------------------------------------------- |
| "Cxxsheng" | 第一个key |
| 11 | VAL_LIST |
| 32 | 第一个Value的长度，后面的合不合法已经都不重要（反正不会去apply这个LazyValue），这个直接指到ByteArray中恶意Intent的前面 |
| 0 | LazyValue中的值 |
| 0 | LazyValue中的值 |
| number1 | LazyValue中的值 |
| number2 | LazyValue中的值 |
| 0 | LazyValue中的值 |
| 13 | LazyValue中的值 |
| LazyValue的长度 | LazyValue中的值 |
| ByteArray的长度 | LazyValue中的值 |
| ByteArray开始/`Intent.EXTRA_INTENT` | 第二个Key |
| Intent | 第二个Value |
| 第三个Key-Value | 被排到了最后 |
最后欣赏一下通过模拟的输出图：
File Snapshot
[4.0K] /data/pocs/bc73ad5b2c1709de4e2b4648aa66002269575a9e
├── [4.0K] app
│ ├── [ 980] build.gradle
│ ├── [ 750] proguard-rules.pro
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│ ├── [4.0K] androidTest
│ │ └── [4.0K] java
│ │ └── [4.0K] com
│ │ └── [4.0K] cxxsheng
│ │ └── [4.0K] cve_2022_20474
│ │ └── [ 768] ExampleInstrumentedTest.java
│ ├── [4.0K] main
│ │ ├── [ 936] AndroidManifest.xml
│ │ ├── [4.0K] java
│ │ │ └── [4.0K] com
│ │ │ └── [4.0K] cxxsheng
│ │ │ └── [4.0K] cve_2022_20474
│ │ │ └── [6.2K] MainActivity.java
│ │ └── [4.0K] res
│ │ ├── [4.0K] drawable
│ │ │ ├── [5.5K] ic_launcher_background.xml
│ │ │ └── [1.7K] ic_launcher_foreground.xml
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│ │ │ ├── [ 343] ic_launcher_round.xml
│ │ │ └── [ 343] ic_launcher.xml
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│ │ │ └── [1.4K] ic_launcher.webp
│ │ ├── [4.0K] mipmap-mdpi
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│ │ │ └── [ 982] ic_launcher.webp
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│ │ │ └── [1.9K] ic_launcher.webp
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│ │ │ └── [2.8K] ic_launcher.webp
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│ │ │ └── [3.8K] ic_launcher.webp
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│ │ └── [4.0K] xml
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├── [2.7K] gradlew.bat
├── [ 74K] img.png
├── [ 11K] README.md
└── [ 537] settings.gradle
31 directories, 37 files
Remarks
1. It is advised to access via the original source first.
2. If the original source is unavailable, please email f.jinxu#gmail.com for a local snapshot (replace # with @).
3. Shenlong has snapshotted the POC code for you. To support long-term maintenance, please consider donating. Thank you for your support.