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Stagefright漏洞公告
作者: 迅迪 没羽 轩夏 成淼 奋龙 逆巴
0x00 什么是Stagefright
StageFright是一个Android中的系统服务，可处理各种多媒体格式，由Natvie C++代码实现，多媒体应用如何与Android Native多媒体进行交互可参考如下图：
而Stagefright所涵盖的模块非常广
|-- stagefright
| |
| |-- codecs //提供解码器实现
| |
| |-- colorconversion //颜色空间转换
| |
| |-- foundation //基本数据结构的实现
| |
| |-- httplive //m3u8解析
| |
| |-- id3 // ID3 TAG解析（一般用于MP3格式的metadata容器）
| |
| |-- include //基本头文件
| |
| |-- matroska //matroska文件解析
| |
| |-- mpeg2ts //mpeg2ts文件解析和数据获取一些处理
| |
| |-- mp4
由于多媒体处理的实时性特征，该库通过Native代码实现，这也是的该库存在内存破坏的问题远远多于Java实现的代码。
0x01 谁发现了Stagefright
以色列移动信息安全公司Zimperium研究人员Joshua Drake在7月21号发布的声明，声称会在8月的BlackHat会议上发布细节。
0x02 漏洞概要
Android Stagefright框架中发现了多个整数溢出和下溢，不正确整数溢出检查等漏洞，可导致任意代码执行等问题。
攻击者通过发送包含特制媒体文件的MMS或WEB页来触发该漏洞。由于stagefright不只是用来播放媒体文件的，还能自动产生缩略图，或者从视频或音频文件中抽取元数据，如长度、高度、宽度、帧频、频道和其他类似信息。因此接收到恶意彩信的用户只要查看缩略图就可触发该漏洞。
“Stagefright”媒体播放引擎库在Android 2.2中引入，至5.1的所有版本上均存在此漏洞，预计会有95%的Android设备,约有九亿五千万的安卓设备受该漏洞影响.
使用Stagefright库的应用程序以Media权限运行，成功利用漏洞，允许攻击者浏览器媒体库相应的文件，但通过权限提升攻击，可完全控制设备。
该Stagefright漏洞所对应的CVE ID如下：
CVE-2015-1538
CVE-2015-1539
CVE-2015-3824
CVE-2015-3826
CVE-2015-3827
CVE-2015-3828
CVE-2015-3829
0x03 漏洞分析
根据https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commits/cm-12.1提供的补丁，进行了相关的分析：
4.1 Prevent reading past the end of the buffer in 3GPP
补丁链接：
https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/57db9b42418b434751f609ac7e5539367e9f01a6
该漏洞产生在以下的chunk中：
这是一个堆内存读越界漏洞，parse3GPPMetaData方法中调用mDataSource->readAt( offset, buffer, size)读取size大小的数据到申请的buffer中，然后下面会调用mFileMetaData->setCString()方法进行内存拷贝：
我们来看setCString()方法的最终会调用memcpy进行内在拷贝：
#!c++
void MetaData::typed_data::setData(uint32_t type, const void *data, size_t size) {
clear();
mType = type;
allocateStorage(size);
memcpy(storage(), data, size);
}
由于对memcpy中size的处理不当，导致越界读取了内存数据。
4.2 Prevent integer underflow if size is below 6
补丁链接：
https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/9824bfd6eec1daa93cf76b6f4199602fe35f1d9d
该漏洞是一个integer underflow漏洞，对于构造的size来说，如果size<6，可导致len16的值变的很大：
导致接下来的内存越界操作：
4.3 Fix integer overflow when handling MPEG4 tx3g atom
补丁链接：
https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/889ae4ad7227c395615d03b24a1667caa162c75f
该漏洞产生在“tx3g”的chunk中，chunk_size是uint，与size之和溢出，会导致实际分配比size小的内存。后面的memcpy函数将会发生堆溢出：
当mLastTrack->meta->findData(kKeyTextFormatData, &type, &data, &size)函数调用返回为真，size值将不会为0，chunk_size与size都为uint8_t，之和后发生整数溢出，这样导致new一个比size更小的空间，在随后的memcpy将发生堆溢出：
#!c++
bool MetaData::findData(uint32_t key, uint32_t *type,
const void **data, size_t *size) const {
ssize_t i = mItems.indexOfKey(key); //键值存在 i>0
if (i < 0) {
return false;
}
const typed_data &item = mItems.valueAt(i);
item.getData(type, data, size);
return true;
}
接下来new (std::nothrow) uint8_t[size + chunk_size] ,size与chunk_size之和发生整数溢出，值将小于size,此后的memcpy发生堆溢出：
4.4 Fix integer underflow in covr MPEG4 processing
补丁链接：
https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/b1f29294f1a5831eb52a81d3ee082a9475f6e879
从patch代码可知，由于未检测chunk_data_size的长度，导致后面的chunk_data_size – kSkipBytesOfDataBox为负数，
向上追溯，chunk_data_size = offset + chunk_size - data_offset；off64_t data_offset = *offset + 8；其中chunk_size为mpeg4格式中box的chunk_size，offset为当前的box的起始位置。由patch代码可知，有这样的不等或成立才能避免该漏洞的出现：
chunk_data_size <= kSkipBytesOfDataBox
⇨ *offset + chunk_size - *offset - 8 <= 16
⇨ chunk_size - 8 <= 16
⇨ chunk_size <= 24(0x18)
所以当chunk_size的值<=24时会触发漏洞。构造的一个样本（0x08）截图如下：
4.5 Prevent integer overflow when processing covr MPEG4 atoms
补丁链接：
https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/7ff5505d36b1cfd8b03497e0fb5aa24b5b099e45
从patch代码可知，由于未对chunk_data_size的长度进行限制，当chunk_data_size>=SIZE_MAX-1时，chunk_data_size＋1>=SIZE_MAX，导致ABuffer分配0长度的内存，后续再进行内存操作就导致堆越界。
4.6 Fix integer overflow during MP4 atom processing
补丁链接：
https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/3854030bf70cb78ec0afbf90d0e7d8e1cf8f9904
从代码分析可知，要构造出满足条的POC样本，需要chunk_size=1，然后unint64来存储chunk_size。对于该漏洞POC的构造，我们假设：mNumSampleToChunkOffsets = 0xFFFFFFFF/0xC 可得，mNumSampleToChunkOffsets = 0x15555555
我们构造如下样本：
其中chunk_size 为1，large_chunk_size为0x100000007, mNumSampleToChunkOffsets为0x15555555。
加载该样本，运行截图如下：
4.7 Fix integer underflow in ESDS processing
补丁链接：
https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/e586b3e891e7c598449d40a9c44c70fd6663d064
从patch代码可知，由于未对size的大小进行检测，后续会进行多次－2操作，导致size为负数，导致堆下溢出。
要构造poc需进入ESDS.cpp查看详细代码：
首先获取偏移的值，并进行一系列运算，当more＝true时停止，并返回data_size，然后开始解析ESDS。
从代码可以看出来当3个标志位都为1时，才会进行size－2操作，因此构造的poc必须满足3个标志位，0xE0以上数值就满足要求。因此将size修改为5，标志位修改为0xE3就能触发漏洞的畸形样本截图如下：
4.8 Fix several ineffective integer overflow checks
补丁链接：
https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commit/16c78bb6608dd5abbf3a1fc1cd98e8fc94cfb241
此漏洞有3处patch，涉及到3个chunk分别是“stts”、“ctts”、“stss”。是由于几个uint32型数据相乘，再赋值给uint64可能会导致溢出：
以“stts”chunk为例来说一下poc的构造： 代码分析，我可得“stts”chunk的结构头如下：
第4个4字节的值即为mTimeToSampleCount，我们假设存在这样一个等式：mTimeToSampleCount * 2 * 4 = 0xFFFFFFFF+0x1可得，mTimeToSampleCount＝0x20000000 我们以mTimeToSampleCount＝0x20000000构造的一个POC如下：
运行结果：
chunk“ctts”、“stss”也可以通过类似的方法构造出POC。
0x04 触发途径
- 可通过发送嵌入恶意视频文件的彩信
- 构建嵌入恶意视频的WEB页，诱使使用Stagefright库的浏览器或应用打开
- 构建恶意视频文件，诱使链接Stagefright库的应用打开
0x05 受影响厂商
Amazon Barnes and Noble
Google HTC
Huawei Technologies
Kyocera Communications
LG Electronics
Motorola, Inc.
Samsung Mobile
Sony Corporation
等
0x06 受影响应用：
由于Stagefright是一个底层的多媒体处理库，因此调用该库的应用都受此漏洞影响，我们随机检测国内主流的几个应用做，发现都存在此问题：
6.1 绝大多数视频APP都受影响，以乐视视频为例
- 受影响版本：Android/5.9.3
- 点击特制构建的视频文件，选择“乐视视频”播放：
- 查看手机端，乐视视频播放文件出错：
-查看日志信息，可以看到libstagefright.so的crash信息，在MPEG4Extractor::parseChunk(off64_t *offset, int depth) 方法中解析文件出错，受影响代码可以参考：
https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/android-5.1.1_r8/media/libstagefright/MPEG4Extractor.cpp：
6.2 某手机浏览器
- 版本：
Android/6.0.1.1560
- 测试：
使用某手机浏览器的二维码功能，扫描生成的视频PoC文件，
在浏览器弹出的提示窗口中选择“直接打开”：
-查看手机端，播放视频文件出错：
-查看日志信息，可以看到libstagefright.so的crash信息，在MPEG4Extractor::parseChunk(off64_t *offset, int depth) 方法中解析文件出错。
6.3某SNS通讯工具
- 版本：
Android/6.2.2
- 发送特殊构建的视频文件时，点击播放会弹出“播放失败”窗口，如图：
- 在后台接收手机的错误信息，发现了libstagefright.so的crash信息：
可以看到解析视频文件时发生崩溃，通过视频发送或SNS形式传播，可大范围的影响用户。
0x07，缓解方案
- root安卓设备，禁用Stagefright,(会导致大量应用不可用，系统无法正常使用)
- 谨慎打开莫名的mp4文件或者陌生人发送的彩信
- 使用谷歌的Hangouts App用户请将彩信的媒体文件自动下载功能禁用
- 使用谷歌的Messenger客户端(安卓5.0以上版本的系统默认短信客户端)请关闭自动获取MMS消息功能
- 三星Galaxy S6中，按照以下步骤去禁用系统默认短信客户端中的自动获取彩信功能： 短信app-更多-设置-更多设置-多媒体消息-自动获取
- 安装阿里钱盾等安全软件，以便于防范病毒木马对该漏洞的利用
0x08 厂商解决方案
Google已经发布Android 5.1.1_r5修复该漏洞，注意不是所有Android 5.1.1 (Lollipop)手机应用了该补丁，需要安装patchlevel r5补丁：
https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/0e4e5a8%5E!/
https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/5c134e6%5E!/
https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/030d8d0%5E!/
CyanogenMod中的cm12.1 branch已经修复该漏洞：
https://github.com/CyanogenMod/android_frameworks_av/commits/cm-12.1
积极联系通过厂商OTA进行更新
0x09 参考链接
- http://blog.zimperium.com/experts-found-a-unicorn-in-the-heart-of-android/
- http://www.kb.cert.org/vuls/id/924951
- http://www.forbes.com/sites/thomasbrewster/2015/07/27/android-text-attacks/
- http://www.zdnet.com/article/stagefright-just-how-scary-is-it-for-android-users/
- http://arstechnica.com/security/2015/07/950-million-android-phones-can-be-hijacked-by-malicious-text-messages/
- https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/0e4e5a8%5E!/
- https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/5c134e6%5E!/
- https://android.googlesource.com/platform/frameworks/av/+/030d8d0%5E!/
- http://source.android.com/devices/media.html
- https://www.duosecurity.com/blog/exploit-mitigations-in-android-jelly-bean-4-1
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