Category: Fuzzing

Ở bài viết này tôi sẽ giới thiệu một cách tiếp cận để tìm các lỗi trên các ứng dụng closed-source bằng phương pháp fuzzing. VMware Workstation là một ví dụ thú vị để làm, hãy đi qua từng phần tôi trình bày dưới đây để hiểu rõ hơn về target này.

Giới thiệu

Enhanced metafile format (EMF) là một định dạng tập tin có thể chứa nhiều dạng dữ liệu được lưu dưới dạng bản ghi (record), thông thường bao gồm định dạng tập tin đồ họa như bitmap, ảnh, text,…

Enhanced metafile spool format (EMFSPOOL) là một định dạng tệp được sử dụng để lưu trữ, định nghĩa của các lệnh in (print jobs), xuất ra hình ảnh đồ họa. Các tệp EMFSPOOL chứa một chuỗi các bản ghi (record) để xử lý và phân tích cú pháp, chạy lệnh in (print jobs) trên bất kỳ thiết bị đầu ra nào.

Để hiểu rõ về định dạng này, có thể tham khảo thêm document của Microsoft [1][2] cũng như whitepaper của j00ru [3]. EMF được sử dụng rất nhiều trong print spooling, với việc sử dụng trong print spooling dẫn đến có nhiều attack surface vì nó có nhiều bản ghi với mỗi bản ghi lại lưu trữ các định dạng file khác nhau như là ảnh, phông chữ,…

Trong quá trình tìm hiểu tôi nhận thấy EMFSPOOL được sử dụng trong VMware Workstation.

Virtual Printer

Đây là một tính năng cho phép guest machine in tài liệu bằng các máy in có sẵn trên host machine (về cơ bản là chia sẻ máy in). Với cách gửi dữ liệu từ guest machine ra host machine, có thể xem đây là một hướng tấn công VM escape.

Trong quá khứ, vào năm 2015 một loạt lỗi được Kostya Kortchinsky report trong đó có lỗi stack overflow và anh ấy đã viết được exploit khai thác thành công [4]. Đến năm 2016, j00ru sử dụng fuzzing tìm ra thêm một loạt các lỗi liên quan đến các định dạng ảnh JPEG2000, EMF, phông chữ,… [5][6]

Virtual printer không được bật mặc định trên VMware Workstation. Để bật nó ta cần cài đặt như sau:

Về kiến trúc cũng như cách hoạt động, hướng tấn công của Virtual Printer, ta quan sát hình dưới:

Process chúng ta sẽ chú ý đến là vprintproxy.exe được khởi chạy trên host machine. Dữ liệu được gửi từ guest machine đến process vprintproxy.exe ở host machine thông qua cổng COM1. Dữ liệu được gửi đi từ guest machine không yêu cầu bất cứ quyền gì, tức là bất kì user nào cũng có thể tiến hành gửi dữ liệu đi. Dữ liệu gửi ra host machine được định nghĩa theo định dạng EMFSPOOL. Với định dạng này nó cho phép ta có thể đính kèm thêm các định dạng file khác qua các bản ghi như ảnh, EMF, phông chữ,…

TPView

Bằng việc tận dụng lại các POC do j00ru public từ trước [5] [6], tôi đã chỉnh sửa một chút cho phù hợp với phiên bản hiện tại, sử dụng nó và debug luồng xử lý data của Virtual Printer, tôi nhận thấy:

• Quá trình xử lý data đều nằm trong TPView.dll.
• Dữ liệu truyền từ guest machine đến host machine chỉ được xử lý tại TPView.dll, trên đường truyền dữ liệu không bị đối tượng nào tác động để thay đổi.

Khi phân tích file TPView.dll, tôi nhận thấy Virtual Printer xử lý một số bản ghi đính kèm các định dạng file như: JPEG2000, OTF, TTF,…

JPEG2000

Đối với bản ghi jpeg2000, đây là một bản ghi được TPView.dll custom thêm vào EMFSPOOL. j00ru phát hiện thư viện xử lý ảnh jpeg2000 của Irfanview và TPView.dll có chung code base đối với phần xử lý ảnh. Anh ấy đã port thư viện của Irfanview sang Linux và tiến hành fuzz trên đó. Đó là một cách làm thông minh và cải thiện được khá nhiều hiệu năng, tuy nhiên tôi không có kinh nghiệm port DLL sang Linux (mặc dù có khá nhiều ví dụ như LoadLibrary của Taviso [7] hay harness fuzz TTF của j00ru [8]), do vậy tôi quyết định reverse và xây dựng harness xoay quanh TPView.dll.

Trong quá trình reverse và debug tôi nhận thấy hàm sub_100584CE sẽ tiến hành xử lý bản ghi JPEG2000 gửi từ guest machine ra. Trong hàm sub_100584CE, chương trình tiến hành decompress dữ liệu và kiểm tra các trường trong data đó (do dữ liệu truyền từ guest machine ra đã được compress bằng zlib).

Kết quả của hàm decompress_data như sau:

Tôi kiểm tra hàm check_record (hàm này sẽ kiểm tra các trường có trong dữ liệu sau khi decompress) và tạo lại được struct record_jp2k và struct header chứa các trường như sau:

Khi decompress data và kiểm tra thỏa mãn các trường xong, chương trình tiếp tục tính toán và lấy các giá trị trong struct record_jp2k và header để xử lý hình ảnh jpeg2000.

Ta quan sát thấy từ dòng 84 đến dòng 110 chương trình tiến hành tạo một record_jp2k v20 để lưu trữ dữ liệu jpeg2000 sau khi xử lý. Và hàm process_jp2k chính là hàm parsing/process hình ảnh jpeg2000.

Ta thấy hàm process_jp2k nhận vào các tham số sau:

• header->data_jp2k: dữ liệu file ảnh jpeg2000
• header: struct header
• record->len_jp2k: kích thước file jpeg2000
• v20->hdr: struct lưu dữ liệu sau khi xử lý của ảnh jpeg2000
• val_0x328: kích thước của record output với giá trị 0x328

Từ những tham số truyền vào ở trên thì hàm process_jp2k hoàn toàn có thể sử dụng để làm entry point của harness. Vì dữ liệu đưa vào rất sát với dữ liệu của hình ảnh jpeg2000 và nó không phụ thuộc nhiều vào các giá trị khác trong EMFSPOOL.

Dưới đây là harness mà tôi xây dựng để fuzz EMFSPOOL với record chứa file ảnh jpeg2000.

Phông chữ

Đối với bản ghi phông chữ, TPView.dll hỗ trợ xử lý đầy đủ 5 bản ghi mà EMFSPOOL có sẵn:

• EMRI_ENGINE_FONT: Định dạng TTF
• EMRI_TYPE1_FONT: Định dạng OTF
• EMRI_DESIGNVECTOR: Chứa font’s design vector
• EMRI_SUBSET_FONT: Chứa một phần phông chữ ở định dạng TTF
• EMRI_DELTA_FONT: Chứa các glyph được merged với dữ liệu từ bản ghi EMRI_SUBSET_FONT trước đó.

Với mỗi bản ghi, TPView.dll sẽ có những phần xử lý khác nhau. Tuy nhiên ta có thể tham khảo tại document của Microsoft [2] về các bản ghi này.

Sau khi debug luồng xử lý bản ghi phông chữ của TPView, tôi thấy hàm sub_10013B06 sẽ là hàm tiếp nhận dữ liệu phông chữ gửi từ guest machine ra và xử lý.

Hàm này nhận vào 5 tham số tương ứng như sau:

flag là tham số đầu tiên của hàm, với mỗi giá trị flag sẽ biểu thị cho một bản ghi cụ thể:

Các tham số còn lại tôi kiểm tra qua WinDbg, đặt breakpoint tại hàm sub_10013B06. Tham số thứ 2 ở đây nó chứa một vùng nhớ kích thước 12 byte và được khởi tạo bằng NULL. Ta có thể kiểm tra giá trị đó qua hình dưới đây, ecx lưu trữ tham số thứ 2:

3 tham số còn lại như hình dưới ta có thể thấy vùng nhớ có địa chỉ 0x4453DD8 (argv3) là vùng nhớ chứa bản ghi phông chữ, tham số thứ 4 (argv4) là kích thước của vùng nhớ này. Tham số thứ 5 (argv5) có kích thước 1 byte và tôi kiểm tra qua một số lần chạy thì giá trị này luôn luôn là 1.

Đối với tham số thứ 3 (argv3) là dữ liệu bản ghi của phông chữ, với mỗi bản ghi chúng ta có một cấu trúc khác nhau nhưng ta hoàn toàn có thể tham khảo document của Microsoft [9] để hiểu thêm về cấu trúc đó. Tôi lấy ví dụ về bản ghi EMRI_ENGINE_FONT, hình dưới đây mô tả về các trường trong cấu trúc của một bản ghi EMRI_ENGINE_FONT. Tuy nhiên trong trường hợp này bản ghi lưu trong tham số thứ 3 sẽ bắt đầu từ trường Type1ID trở đi.

Ý nghĩa của từng trường trong hình ảnh trên như sau:

• Type1ID (4 bytes): Một giá trị số nguyên (không âm) 32-bit, giá trị này phải là 0x00000000 để biểu thị cho định dạng TTF.
• NumFiles (4 bytes): Một giá trị số nguyên (không âm) 32-bit biểu thị số lượng file TTF được đính kèm trong bản ghi.
• FileSizes (variable): một mảng chứa kích thước của các file TTF đính kèm trong bản ghi.
• AlignBuffer (variable): padding buffer.
• FileContent (variable): chứa data của file TTF.

Ở trong trường hợp này của tôi, tôi sẽ chỉ sử dụng một file TTF cho mỗi bản ghi do đó struct EMRI_ENGINE_FONT tôi khởi tạo như sau:

Kiểm tra tham số này trên WinDbg ta có tương ứng các trường như sau:

Đến đây ta hoàn toàn có thể xây dựng harness để fuzz bản ghi phông chữ này bằng việc gọi hàm sub_10013B06. Dựa vào những thông tin tôi có ở trên thì dưới đây là mẫu harness fuzz bản ghi EMRI_ENGINE_FONT, các bản ghi khác đều tương tự chỉ thay đổi tham số flag.

EMF

Ngoài các bản ghi về JPEG2000 và phông chữ thì TPView.dll còn handle bản ghi EMRI_METAFILE, là định dạng file EMF. Sau khi nhận data từ guest machine, TPView.dll tiến hành xử lý phần data chứa nội dung file EMF. Cơ bản nó ghi data đó ra thư mục %temp% dưới dạng file và gọi các API của Windows để xử lý file này như: GetEnhMetaFileW, EnumEnhMetaFile, PlayEnhMetaFileRecord, GetEnhMetaFileHeader, GetEnhMetaFilePaletteEntries, …

Tuy nhiên ta sẽ chú ý đến API EnumEnhMetaFile:

Đây là hàm thường được sử dụng để xử lý các bản ghi chứa trong file EMF qua 1 callback là tham số thứ 3 của API này. API này được sử dụng ở trong hàm sub_10042BB6 của thư viện TPView.dll. Sau khi xem xét callback này, tôi quyết định chọn callback này sẽ là hàm mà tôi muốn fuzz vì hàm này chính là hàm sẽ parsing/process các bản ghi trong file EMF.

Như hình trên ta có thể thấy callback là hàm proc, tuy nhiên cái khó ở đây là xác định tham số thứ 4 tức là param cho hàm callback. Do param là biến cục bộ dẫn đến việc trace ngược lại để recover lại được các trường trong param cũng mất nhiều thời gian. Gặp những trường hợp như thế này tôi thường phải reverse static một chút và đoán dần các trường rồi debug để kiểm tra nó.

Đầu tiên ta hãy đoán kích thước của nó.

Quan sát các biến cục bộ được định nghĩa trong hàm sub_10042BB6, ta để ý thấy biến param bắt đầu từ ebp+0h theo sau đó là một loạt các biến khác. API EnumEnhMetaFile được sử dụng trong hàm có tham số thứ 5 là một struct RECT, tương ứng trong hàm sub_10042BB6 là biến xDest nằm ở vị trí ebp+98h. Qua đó, tôi nhận ra rằng kích thước của biến param lớn nhất chỉ có thể là 0x98 vì nếu vượt quá kích thước này nó sẽ đè lên biến xDest (tham số thứ 5 của API EnumEnhMetaFile).

Tôi tạo một struct param_s với kích thước 0x98 bao gồm các trường như trên. Tiếp tục recover các trường còn lại trong struct.

Dòng 75 và 101 trong hàm sub_10042BB6 tiến hành khởi tạo biến v23 và v26 bằng API GetDeviceCaps. Dẫn đến ta có 2 giá trị v23 và v26 trong struct là một giá trị int devcap.

Tiếp đến ta đặc biệt chú ý 4 trường v13, v21, v24, v25 trong struct, tôi sẽ đi lần lượt qua 4 trường này:

1. Trường v13

Trường này được truyền vào hàm sub_100A68D2:

Đây là hàm khởi tạo struct CStringList, nhìn vào hàm sub_100A68D2 tôi tạo lại struct CStringList như sau:

Struct CStringList này có kích thước 0x1C nên các trường từ v13 -> v19 trong struct param_s là vùng nhớ của struct CStringList. Lúc này struct param_s của tôi được cập nhật như sau:

Ta có thể khởi tạo CStringList bằng code như sau:

2. Trường v21

Không giống như trường v13, trường v21 được gán từ một vùng nhớ khác thông qua hàm sub_1000F8EA. Hàm sub_1000F8EA tiến hành gán một vùng nhớ có kích thước 8 bytes:

Do đó hàm này sẽ khởi tạo 2 trường liên tiếp trong struct param là v21 và v22. Vì được gán giá trị từ một vùng nhớ khác nên khi làm tĩnh rất khó để thấy. Tôi debug, đặt breakpoint trước khi gọi API EnumEnhMetaFile.

Ta thấy struct param_s nằm ở địa chỉ 0x4AAF57C, các trường v21 và v22 lần lượt có kích thước là 0x1c và 0x10 nằm ở các địa chỉ như trong hình. Kiểm tra các địa chỉ tpview!TPRenderW+221858 và tpview!TPRenderW+2228cc tôi biết được hàm sub_1001B7FD sẽ khởi tạo vùng nhớ gán vào v21 và hàm sub_1004559D sẽ khởi tạo vùng nhớ vào trường v22. Tôi reverse 2 hàm sub_1001B7FD và sub_1004559D để xác định các trường của các vùng nhớ mà nó tạo. Qua đó struct param_s của tôi update như sau: (các tên của struct tôi đặt theo ý thích và thói quen)

Tôi khởi tạo các struct ở trên như sau:

3. Trường v24, v25

Tương tự như v21, tôi cũng debug và kiểm tra các hàm khởi tạo 2 trường v24 và v25, kết quả tôi có được như sau:

Và đây là code tôi dùng để khởi tạo hai trường v24 và v25:

Đến đây tôi đã có thể tạo được param cho API EnumEnhMetaFile, đơn giản là chỉ cần gọi API EnumEnhMetaFile và truyền tham số vào để hoàn thiện harness:

Đến đây tôi đã trình bày cách tạo ra các harness để fuzz thư viện TPView.dll. Với những harness tôi giới thiệu ở trên, đều có thể áp dụng Winafl, pe-afl hay Tiny-afl (tool tôi xây dựng dựa trên TinyInst) để fuzz. Corpus để fuzz đối với định dạng jpeg2000, phông chữ có rất nhiều trên internet (có thể tham khảo tool tạo phông chữ của j00ru [10] [11]). Đối với file EMF tôi tạo một chương trình generate các file EMF chứa một số bản ghi phổ biến như bitmap, control, comment, clipping,…

Kết quả

Bản ghi JPEG2000: 1 bug memory corruption.

Bản ghi Phông chữ: 2 bug integer overflow (CVE-2020-3989 và CVE-2020-3990)

Ngoài ra trong quá trình reverse tôi phát hiện 1 số issues không phải security bug như:

• Sai luồng xử lý của bản ghi EMRI_TYPE1_FONT do kiểm tra các trường không chính xác
• Chạm int 3 do xử lý ngoại lệ khi parsing file EMF không tốt dẫn đến DOS.

Kết luận

Qua bài viết này tôi đã giới thiệu cho mọi người một cách tiếp cận xây dựng harness để fuzz ứng dụng closed-source. Đây là một ví dụ tốt để những người mới bắt đầu học fuzz có thể tham khảo. Những thứ tôi nêu ra chỉ là 1 phần xử lý của TPView.dll mà tôi biết được. Code base của TPView.dll rất lớn, tôi vẫn chưa hiểu hết được, có thể còn một số attack surface mà tôi không biết (có thể vẫn còn nhiều bug, mọi người có thể thử). Hi vọng qua bài viết này có thể giúp mọi người tiếp cận fuzzing dễ dàng hơn và sớm có bug.

Tài liệu tham khảo

[1] https://docs.microsoft.com/en-us/openspecs/windows_protocols/ms-emf/91c257d7-c39d-4a36-9b1f-63e3f73d30ca
[2] https://docs.microsoft.com/en-us/openspecs/windows_protocols/ms-emfspool/3d8cd6cc-5287-42e8-925f-4a53afd04534
[3] https://j00ru.vexillium.org/talks/pacsec-windows-metafiles-an-analysis-of-the-emf-attack-surface-and-recent-vulnerabilities/
[4] https://bugs.chromium.org/p/project-zero/issues/detail?id=287&q=VMware&can=1
[5] https://bugs.chromium.org/p/project-zero/issues/detail?id=850&q=VMware&can=1
[6] https://bugs.chromium.org/p/project-zero/issues/detail?id=848&q=VMware&can=1
[7] https://github.com/taviso/loadlibrary
[8] https://github.com/googleprojectzero/BrokenType/tree/master/fontsub-dll-on-linux
[9] https://docs.microsoft.com/en-us/openspecs/windows_protocols/ms-emfspool/ed79f9d8-31fb-46cb-950e-ea7682f50c70
[10] https://github.com/googleprojectzero/BrokenType/tree/master/truetype-generator
[11] https://github.com/googleprojectzero/BrokenType/tree/master/ttf-otf-mutator

In this article, I will introduce an approach to find bugs on closed source applications using the fuzzing method. VMware Workstation is an interesting example to do, please go through each part I present below to better understand this target.

Introduction

Enhanced metafile format (EMF) is a file format that is used to store portable representations of graphical images. EMF metafiles contain sequential records that are parsed and processed to render the stored image on any output device.

Enhanced metafile spool format (EMFSPOOL) is a file format used to store portable definitions of print jobs that output graphical images. EMFSPOOL metafiles contain a sequence of records that are parsed and processed to run the print job on any output device.

To understand this format, can refer to Microsoft document [1] [2] as well as the whitepaper of j00ru [3].

EMF is used a lot in print spooling, with its use in print spooling leading to a lot of attack surfaces because it combines many file formats stored in records such as images, fonts,…

During my research, I noticed that EMFSPOOL was used in VMware Workstation.

Virtual Printer

This is a feature that allows guest machines to print documents using available printers on the host machine (basically printer sharing). By sending data from the guest machine to the host machine, this can be seen as a way to attack the VM escape.

In the past, in 2015 a series of bugs were reported by Kostya Kortchinsky including the stack overflow bug and he built the exploit successfully [4]. By 2016, j00ru continued to use fuzzing to find out a series of bugs related to image formats JPEG2000, EMF, fonts,… [5] [6]

Virtual Printer is not enabled by default on VMware Workstation. To turn it on we need the following settings:

About the architecture as well as how it works, the attack surface of the Virtual Printer, we can see the picture below:

The process we are interested in is vprintproxy.exe which is launched on the host machine. Data is sent from the guest machine to the vprintproxy.exe process on the host machine via port COM1. Data sent from the guest machine does not require any permissions, meaning any user can send data. Data sent to the host machine is defined in the format EMFSPOOL. With this format it allows you to attach other file formats to records such as images, EMFs, fonts,…

TPView

By taking advantage of the POCs made by j00ru public from before [5] [6], I made a little tweaking to fit the current version, using it and debugging the Virtual Printer’s data processing flow, I found that:

• The data processing is in TPView.dll
• Data transmitted from the guest machine to the host machine is only processed at TPView.dll, on the data transmission line, it is not affected by any object to change.

When analyzing TPView.dll, I saw the virtual printer handling some records with file formats such as JPEG2000, OTF, TTF,…

JPEG2000

For jpeg2000 record, this is a record added by TPView.dll to EMFSPOOL. j00ru discovered that Irfanview’s jpeg2000 image processing library has the same code base for image processing in TPView.dll. He ported Irfanview’s library to Linux and did fuzz on it. It’s a smart way to do it and greatly improve the performance. However, I have no experience port DLL to Linux (although there are quite a few examples such as LoadLibrary from Taviso [7] or harness fuzz TTF of j00ru [8]), so I decided to reverse and build harness around TPView.dll.

During reverse and debug I see function sub_100584CE will process the JPEG2000 record sent from the guest machine. In the sub_100584CE function, the program decompresses the data and checks the fields in that data (because the data transferred from the guest machine has been compressed by zlib).

The results of the decompressdata function are as follows:

I check the function check_record (this will check the fields in the data after decompress) and recreate the struct record_jp2k and the struct header contains the following fields:

When the decompress data and check the fields are finished, the program continues to compute and get the values in struct record_jp2k and header to process the jpeg2000 image.

We observe from line 84 to line 110 the program creates a record_jp2k v20 to store jpeg2000 data after processing. And process_jp2k function is parsing/process image jpeg2000.

We see the function process_jp2k takes the following parameters:

• header->data_jp2k: jpeg2000 image file data
• header: struct header
• record->len_jp2k: file size jpeg2000
• v20->hdr: struct saves data after processing of jpeg2000 images
• val_0x328: The size of the output record with the value 0x328

I have found that the function process_jp2k can be completely used as the entry point of a harness. Since the input data is very similar to the data of the jpeg2000 image and it does not depend much on other values in EMFSPOOL.

Below is a harness that I built to fuzz EMFSPOOL with a record of jpeg2000 image file

Font

For font records, TPView.dll supports the full processing of 5 records that EMFSPOOL is available:

• EMRI_ENGINE_FONT: Defines a font in TrueType format.
• EMRI_TYPE1_FONT: Defines a font in PostScript Type 1 font format.
• EMRI_DESIGNVECTOR: Contains a font’s design vector, which characterizes a font’s appearance in 16 properties.
• EMRI_SUBSET_FONT: Contains a partial font in TrueType format, with enough glyph outlines for pages up to the current page.
• EMRI_DELTA_FONT: Contains new glyphs to be merged with data from a preceding EMRI_SUBSET_FONT record.

For each record, TPView.dll will have different handlers. However, we can refer to the Microsoft document [2] about these records.

After debugging the TPView’s font record processing flow, I found the sub_10013B06 function would be the function that takes the font data sent from the guest machine and processes it.

This function takes the following 5 parameters:

flag is the first parameter of the function, with each flag value representing a particular record:

The remaining parameters I check via WinDbg, set a breakpoint at function sub_10013B06. The second argument I see is that this parameter contains a 12-byte memory area and is initialized with NULL. We can check that value in the figure below, the ecx register stores the second parameter:

The remaining 3 parameters as shown below, we can see that the memory address 0x4453DD8 (argv3) is the memory that contains the font record, the fourth parameter (argv4) is the size of this memory. The 5th parameter (argv5) is 1 byte in size and I check it through a number of runs, this value is always 1.

For the third parameter (argv3) is the font’s record data, for each record we have a different structure, but we can completely refer to Microsoft’s document [9] to understand more about that structure. I take an example of an EMRI_ENGINE_FONT record, the following figure describes the fields in the structure of an EMRI_ENGINE_FONT record. However in this case the record stored in parameter 3 will start from the Type1ID field onwards.

The meanings of each field in the image above are as follows:

• Type1ID (4 bytes): A 32-bit unsigned integer. The value MUST be 0x00000000, to indicate a TrueType.
• NumFiles (4 bytes): A 32-bit unsigned integer that specifies the number of files attached to this record.
• FileSizes (variable): Variable number of 32-bit unsigned integers that define the sizes of the files attached to this record.
• AlignBuffer (variable): Up to 7 bytes, to make the data that follows 64-bit aligned.
• FileContent (variable): Variable-size, 32-bit aligned data that represents the definitions of glyphs in the font. The content is in TrueType format.

In my case, I will only use 1 TTF file per record so the EMRI_ENGINE_FONT struct I initialize as follows:

Check this parameter on WinDbg we have corresponding fields as follows:

At this point, we can completely build a harness to fuzz this font record by calling the sub_10013B06 function. Based on the information I have above, the following is a sample harness fuzz EMRI_ENGINE_FONT record, other records are similar, just change the flag parameter.

EMF

In addition to the JPEG2000 records and fonts, TPView.dll also handles the EMRI_METAFILE record, which is the EMF file format. After receiving data from the guest machine, TPView.dll processes the data containing the contents of the EMF file. It basically writes that data to the %temp% directory as a file and calls the Windows APIs to handle this file as: GetEnhMetaFileW, EnumEnhMetaFile, PlayEnhMetaFileRecord, GetEnhMetaFileHeader, GetEnhMetaFilePaletteEntries,…

However, we will be interested in the EnumEnhMetaFile API:

This is a commonly used API to process the records contained in the EMF file through a callback that is the third parameter of this API. This API is used in the sub_10042BB6 function of the TPView.dll library. After reviewing this callback, I decided to choose this callback as the function I want to fuzz because this function is the function that will parsing/process the records in the EMF file.

As in the picture above, we can see that the callback is the proc function, but I had difficulty finding the 4th parameter, i.e. the param for the callback function. Since the param is a local variable, it takes a long time to trace back to recover the fields in the param. In cases like this, I usually have to reverse static a bit and guess the fields and debug to check it.

Let’s first guess its size.

Looking at the local variables defined in function sub_10042BB6, we notice that the param variable starts at ebp+0h followed by a series of variables. The EnumEnhMetaFile API used in the function has the 5th parameter being a struct RECT, the corresponding in the function sub_10042BB6 is the variable xDest located at ebp+98h. Thereby, I realized that the size of the largest param variable could only be 0x98 because if it exceeds this size it will override the xDest variable (5th parameter of the EnumEnhMetaFile API).

I create a struct param_s with size 0x98 including the fields as above. Continue to recover the remaining fields in the struct.

Lines 75 and 101 in function sub_10042BB6 proceed to initialize the variables v23 and v26 using the GetDeviceCaps API. This leads to 2 values v23 and v26 in the struct, which is an int devcap value.

Next, we pay special attention to 4 fields v13, v21, v24, v25 in the struct, I will go through these 4 fields in turn:

1. Field v13

This field is passed to the function sub_100A68D2:

This is the function that initializes the CStringList structure, look at the sub_100A68D2 function, I recreate struct CStringList as follows:

This CStringList struct has size 0x1C, so the field v13 -> v19 in struct param_s are the memory area of struct CStringList. Now my struct param_s is updated as follows:

 We can initialize CStringList with the following code:

2. Field v21

Unlike field v13, field v21 is copied from another place through the sub_1000F8EA function. The function sub_1000F8EA copies a memory area of 8 bytes in size:

Therefore, this function will initialize 2 fields in struct param, v21 and v22. Because it is assigned a value from another memory area, it is difficult to see when doing static. I debug, set breakpoints before calling the EnumEnhMetaFile API.

We see struct param_s located at address 0x4AAF57C, fields v21 and v22 have sizes 0x1c and 0x10 respectively at the addresses shown in the figure. Check the tpview!TPRenderW+221858 and tpview!TPRenderW+2228cc addresses I know function sub_1001B7FD will initialize the memory assigned to v21 and function sub_1004559D will initialize the memory into field v22. I reverse the two functions sub_1001B7FD and sub_1004559D to determine the fields of the memory it creates. Through that, my param_s struct is updated as follows: (The struct names I set according to liking and habit)

I initialize the above struct as follows:

3. Fields v24, v25

Similar to v21, I also debug and check the initialization functions v24 and v25, the results I get are as follows:

And here is the code I use to initialize two fields v24 and v25:

At this point, I was able to generate the param (4th parameter) for the EnumEnhMetaFile API. Now, simply call API EnumEnhMetaFile and pass parameters to complete the harness:

Here I have shown how to create harnesses to fuzz the TPView.dll library. With the harnesses I introduced above, it is possible to apply Winafl, pe-afl, or Tiny-afl (a tool I built based on TinyInst [10] [11]) to fuzz. Corpus to fuzz for jpeg2000 format, fonts are plentiful on the internet (refer to j00ru’s font creation tool). For EMF file I create a program to generate EMF files containing some popular records such as bitmap, control, comment, clipping,…

Result

JPEG2000 record: 1 bug memory corruption.

Font Record: 2 integer overflow bugs (CVE-2020-3989 and CVE-2020-3990)

Also in the reverse process, I discovered some issues that are not security bugs like:

• The EMRI_TYPE1_FONT record’s processing flow is incorrect due to the incorrect field checking
• Hits int 3 due to exception handling when bad EMF file parsing leads to DOS.

Conclusion

Through this article, I have introduced to everyone an approach to building harness fuzzing for closed source applications. Here’s a good example for beginners to learn fuzz to try. What I am showing above is just a part of the TPView.dll I know of. The codebase of TPView.dll is huge, I still do not fully understand, there might be some attack surface I don’t know (there may still be many bugs, everyone can try). Hopefully, this article can help people approach fuzzing more easily and soon have bugs.

References

[1] https://docs.microsoft.com/en-us/openspecs/windows_protocols/ms-emf/91c257d7-c39d-4a36-9b1f-63e3f73d30ca
[2] https://docs.microsoft.com/en-us/openspecs/windows_protocols/ms-emfspool/3d8cd6cc-5287-42e8-925f-4a53afd04534
[3] https://j00ru.vexillium.org/talks/pacsec-windows-metafiles-an-analysis-of-the-emf-attack-surface-and-recent-vulnerabilities/
[4] https://bugs.chromium.org/p/project-zero/issues/detail?id=287&q=VMware&can=1
[5] https://bugs.chromium.org/p/project-zero/issues/detail?id=850&q=VMware&can=1
[6] https://bugs.chromium.org/p/project-zero/issues/detail?id=848&q=VMware&can=1
[7] https://github.com/taviso/loadlibrary
[8] https://github.com/googleprojectzero/BrokenType/tree/master/fontsub-dll-on-linux
[9] https://docs.microsoft.com/en-us/openspecs/windows_protocols/ms-emfspool/ed79f9d8-31fb-46cb-950e-ea7682f50c70
[10] https://github.com/googleprojectzero/BrokenType/tree/master/truetype-generator
[11] https://github.com/googleprojectzero/BrokenType/tree/master/ttf-otf-mutator