Adaptation de Cassowary CVE-2024-23222 pour Linux x86_64
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CVE-2024-23222 est une condition de compétition (TOCTOU) dans le compilateur JIT DFG de JavaScriptCore (WebKit). La fonction vulnérable, Graph::tryGetConstantProperty(), s'exécute sur un thread de compilation en arrière-plan. Elle lit une valeur de propriété JavaScript sous verrou de cellule, libère le verrou, puis renvoie la valeur brute à son appelant. Entre la libération du verrou et la prochaine utilisation de cette valeur par l'appelant, le thread principal peut remplacer la propriété et déclencher un ramasse-miettes (garbage collection), invalidant la cellule de tas que le thread compilateur détient toujours comme pointeur brut. La valeur de cellule périmée est ensuite consommée par le prochain chemin de code exécuté — la fonction freeze() du DFG, qui déréférence le pointeur de structure de la cellule, ou le visiteur de marquage du GC, qui tente de la marquer. Chaque chemin peut planter sur un état de tas périmé.
Cette vulnérabilité a été exploitée dans la nature dans le cadre du kit d'exploitation iOS « Coruna » (le module JSC concerné porte le nom de code « cassowary »). L'exploit original cible les appareils iOS ARM64 sous iOS 16.6 à 17.2.1 et obtient une lecture/écriture mémoire arbitraire en combinant le TOCTOU avec une manipulation du NaN-boxing et un couplage d'instances WebAssembly. La section 3 de ce rapport décrit cet exploit en détail.
Ce rapport décrit une adaptation de la même vulnérabilité à Linux x86_64. La stratégie d'exploit ARM64 n'est pas transposable : l'ordre de stockage total (TSO) de x86_64 empêche la réorganisation mémoire dont dépend l'exploit original, et les différences de disposition du NaN-boxing rendent la technique de corruption d'identifiant de structure non portable. La preuve de concept x86_64 exploite plutôt une autre conséquence du même TOCTOU : elle amène le compilateur DFG à conserver une JSValue à valeur de cellule périmée pendant la fenêtre de compétition, ce qui fait ensuite planter le code JSC naturel lors du marquage GC. Le crash se produit via des chemins moteur ordinaires et est visible par ASan. La fenêtre de compétition est élargie à l'aide d'instrumentation de recherche pour la rendre déterministe.
La PoC et la sortie de crash de ce rapport ont été produites dans l'environnement suivant :
7617.1.17.13jscjscLe compilateur DFG (Data Flow Graph) de JSC s'exécute sur un thread en arrière-plan. Lorsqu'il rencontre un chargement de propriété depuis un objet JavaScript dont la structure est connue au moment de la compilation, il peut constant-folder le résultat : lire la valeur de la propriété pendant la compilation et l'intégrer dans le code optimisé comme constante de compilation. La fonction qui effectue cette lecture est Graph::tryGetConstantProperty().
La version antérieure au correctif de tryGetConstantProperty() fait trois choses :
Vérifie que les watchpoints de remplacement pour chaque structure de l'ensemble attendu sont toujours valides.
Lit la valeur de la propriété sous le verrou de cellule de l'objet.
Renvoie la JSValue brute.```cpp
// Source/JavaScriptCore/dfg/DFGGraph.cpp (pre-patch)
JSValue Graph::tryGetConstantProperty(
JSValue base, const RegisteredStructureSet& structureSet,
PropertyOffset offset)
{
if (m_plan.isUnlinked())
return JSValue();
if (!base || !base.isObject())
return JSValue();
JSObject* object = asObject(base);
// Step 1: validate replacement watchpoints for (unsigned i = structureSet.size(); i--;) { RegisteredStructure structure = structureSet[i]; WatchpointSet* set = structure->propertyReplacementWatchpointSet(offset); if (!set || !set->isStillValid()) return JSValue(); watchpoints().addLazily(*set); }
// Step 2: read the property under the cell lock JSValue result; { Locker cellLock { object->cellLock() }; Structure* structure = object->structure(); if (!structureSet.toStructureSet().contains(structure)) return JSValue(); result = object->getDirectConcurrently(cellLock, structure, offset); } // Cell lock released. result is now a raw JSValue on the native stack. return result; }
La `JSValue` retournée n'est pas protégée. Si elle contient un pointeur de cellule, rien n'empêche que cette cellule soit libérée entre la libération du verrou et le moment où l'appelant l'utilise.
### 2.3 Chemins de consommation de la valeur obsolète
La `JSValue` retournée peut être consommée par deux chemins. Si la cellule est devenue obsolète ou invalide pendant la fenêtre de course, l'un ou l'autre chemin peut provoquer une faute.
**Chemin A : `freeze()` sur le thread du compilateur.** Le consommateur le plus direct est `Graph::freeze()`, que l'appelant invoque immédiatement sur la valeur retournée :```cpp
// Source/JavaScriptCore/dfg/DFGGraph.cpp
FrozenValue* Graph::freeze(JSValue value)
{
if (UNLIKELY(!value))
return FrozenValue::emptySingleton();
// This dereferences value as a cell:
RELEASE_ASSERT(!jsDynamicCast<CodeBlock*>(value));
// ...
FrozenValue frozenValue = FrozenValue::freeze(value);
// ...
}
La méthode statique FrozenValue::freeze() lit le pointeur de structure de la cellule :```cpp
// Source/JavaScriptCore/dfg/DFGFrozenValue.h
static FrozenValue freeze(JSValue value)
{
return FrozenValue(
value,
(!!value && value.isCell()) ? value.asCell()->structure() : nullptr,
// ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
// Dereferences the cell. If freed, this is UAF.
WeakValue);
}
Si la cellule a été libérée entre l'exécution de `tryGetConstantProperty()` et celle de `freeze()`, `value.asCell()->structure()` est une use-after-free.
**Chemin B : marquage GC pendant la fenêtre élargie.** Dans la build de recherche, le thread du compilateur entre dans un point de sécurité (safepoint) brut du DFG à l'intérieur de `tryGetConstantProperty()` après avoir lu la propriété mais avant de la retourner à l'appelant. Cela permet au thread principal d'exécuter le GC pendant que la valeur de cellule obsolète existe toujours comme variable locale native brute du côté du compilateur. Dans le PoC Linux x86_64 actuel, le crash revalidé de manière fiable se produit plus tard dans le marquage GC, où `SlotVisitor` finit par déréférencer une cellule obsolète invalide en parcourant les références du tas. La pile de crash actuelle prouve que la machinerie GC ultérieure consomme la valeur obsolète ; elle ne prouve pas en soi le conteneur exact depuis lequel ce pointeur obsolète a été atteint.
### 2.4 Sites d'appel
Deux endroits dans le pipeline DFG passent inconditionnellement le résultat de `tryGetConstantProperty()` à `freeze()` :