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利用Ubuntu的错误报告功能实现本地提权（LPE）part3

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这篇文章将重点介绍apport CVE-2019-15790，这个漏洞允许本地攻击者可以获取他启动(或重启)的进程的ASLR偏移量。

简介

这个漏洞不容易在源代码中找到。相反，它与使用PIDs作为授权令牌有关，内核调用Apport来为崩溃的进程生成错误报告，apport的命令行参数之一是进程的PID。虽然进程崩溃了，但它并没有从PID表中删除，因为这要等到apport报告生成完成之后才会发生。这让apport能够在/proc/[pid]中读取有关崩溃进程的更多信息。并将其包含在错误报告中。那如果我通过发送SIGKILL信号更快地结束进程，会发生什么呢？

  1. 1.由于PID被回收，是否有可能为新进程分配相同的PID？
  2. 2.如果为一个新进程分配了相同的PID，是否可以检测到已发生这种情况？

第一个问题的答案是肯定的，第二个问题的答案是否定的。原因是可用的pid池非常小。在一个默认安装的Ubuntu中只有32768个，因此PID作为一个令牌标记是非常不可靠的。这让我能够欺骗Apport泄露不属于我的进程的信息。

 

Exploit方案

对于如何构造这个漏洞的Exploit，我有两个想法。

方案A（失败的）

我的第一个想法是让这个漏洞来规避我在CVE-2019-7307 exploit中遇到的问题，在本系列的第二篇文章中讨论了这个问题。这里的问题是apport查看/proc/[pid]/stat的所有权，来确定错误报告属于谁。但是/proc/[pid]/stat属于root所有，所以我无法查看错误报告。如果我使用PID回收机制将/proc/[PID]/stat替换为我拥有的文件，会发生什么?能让我查看错误报告吗?

我写了一个exploit来做到这一点，并且几乎有用。但问题是apport很早就检查了 /proc/[pid]/stat所有权。也就表示该exploit需要在apport检查所有者之前向崩溃的进程发送一个SIGKILL。内核使用管道将核心转储文件发送到apport的stdin。因为从进程表中删除了进程，内核将中止发送剩余的核心转储文件。不过，我发现第一个64KB的核心转储文件已成功写入错误报告，管道确实有缓冲区。不幸的是，这还不足以包含我想要窃取的那部分信息。如果管道缓冲区更大，这将起作用。我差点就要完成exploit了。

方案B

方案A无效，但我意识到可以用一种相反的方式来利用这个漏洞，方案A的主要思路是在特权进程崩溃后取得其PID的所有权。相反，方案B是在特权进程为其分配回收之前的PID，故意让属于自己的进程崩溃。这不允许我访问特权进程的核心转储文件，因为核心转储文件将来自我故意崩溃的进程。但它能够让我访问apport从/proc/[pid]中读取的额外信息，这些信息包含在错误报告中。其中最有价值的是/proc/[pid]/maps，它包含进程的ASLR偏移量。

这是方案B的简图：

该图显示的时间向下走动。从最上面开始，以下是发生的事件:

  1. 1.启动一个/bin/sleep进程，该进程将获得分配的PID(例如1234).
  2. 2.发送一个SIGSEGV到PID(1234)，这会触发内核启动apport并为/bin/sleep发送一个内核转储文件.
  3. 3.暂停apport.
  4. 4.等待特权进程启动(并分配PID 1234).
  5. 5.恢复apport.
  6. 6.Apport为/bin/sleep创建一个错误报告，其中包含特权进程的ASLR偏移量。

当然，还有一些细节问题需要解决。这个exploit取决于特权进程被分配与/bin/sleep相同的PID。确保这一点的最简单方法是反复启动和停止进程，直到它获取正确的PID，但这可能需要一段时间。所以我需要暂停apport。否则，apport将很快完成，并读取/bin/sleep的ASLR偏移量，我并不关心这些。

 

实现exploit

我的POC源代码已经公布在GitHub上。这个漏洞可以用于获取任何进程的ASLR偏移量，前提是可以控制进程何时创建。但是，我将目标对准了whoopsie，因为它可以帮我完成在第二篇文章中的漏洞利用链，需要知道我可以根据需求随时重启whoopsie守护进程，因为它有一个堆溢出漏洞，我可以使用它来触发SIGSEGV。下一篇文章将介绍如何利用堆溢出来获取whoopsie用户的代码执行，但是首先我需要知道ASLR的偏移量。

exploit按照我描述的方案执行，并采用了我在前一篇文章中描述的许多相同的技术。例如，它使用inotify监控/var/crash/.lock来检测apport何时启动。但我需要使用一种新技术来暂停apport和重启whoopsie，注意，大约需要15秒才能使whoopsie崩溃并重新启动，这使暂停变得至关重要。这个exploit暂停apport需要调用第452行的get_pid_info和第500行的add_proc_info：

get_pid_info(pid)

# Partially drop privs to gain proper os.access() checks
drop_privileges(True)

# *** Lines 454-499 omitted ***

info.add_proc_info(pid)

这是因为get_pid_info读取/proc/[pid]中的文件来确定谁拥有这个进程，然后 add_proc_info读取/proc/[pid]/maps。这表示，在get_pid_info被调用时PID需要属于我所拥有的进程，但是到add_proc_info调用时，PID需要被回收并重新分配给whoopsie守护程序。

我之所以能够暂停apport是因为在第455行调用了drop_privileges，它将apport改变为”partially drop privs”(取消部分特权)状态。这个状态允许我向apport发送信号，因为它仍然具有root EUID，从而让它有读取系统上任何文件的特权！因此，我可以向apport发送SIGSTOP，这会在whoopsie崩溃并重新启动时暂停该进程。然后，我向apport发送一个SIGCONT，使它恢复。

遗憾的是，由于inotify对/proc中的文件不起作用，我无法在精确的时间发送SIGCONT。相反，我必须循环发送，直到信号被接受。

PID Feng Shui

我如何确保whoopsie获得的PID与我故意崩溃的/bin/sleep相同?如上所述，在默认安装的Ubuntu中，pid是从一个32768的池中依次分配的。当这个数字达到32768时，它将变为0。假如我想要whoopsie从PID 10000开始。基本思路是不断地启动和停止无关的进程，直到我得到一个带有PID 9999的进程。下一个被分配的PID将会是10000，所以这就是whoopsie会获得的PID，前提是在whoopsie启动之前，不会启动另一个随机进程。我编写了一个名为fork_child_with_pid的程序，它可以启动和停止一些无关的进程。我遇到的问题是，大约15秒在新的Whoopsie进程启始的同时总是启动/lib/systemd/systemd-udevd进程。这意味着在whoopsie和udev进程之间存在争夺PID的竞争，这增加了一些不稳定性，并降低了whoopsie获得我想要的PID的机会。但这并不是一个大问题，因为whoopsie大约有33％的时间被分配到了正确的PID。

在这篇文章中描述的exploit使我能够获取whoopsie守护程序的ASLR偏移量。在本系列的最后一篇文章中，我将使用这些偏移量来成功利用whoopsie中的堆溢出漏洞，并以whoopsie用户获得代码执行权限。

本文翻译自GitHub Security Lab