[Android Root] CVE-2017-7533 漏洞分析和复现

本篇主要是记录一下CVE-2017-7533是什么类型的漏洞，漏洞原理是什么，以及如何触发，又是如何被patch的。进一步，编译源码刷机（此步骤耗时最为长久），在pixel2上复现。此外，进一步思考如果想要从poc到exploit进一步需要做哪些事情？

欢迎对这个漏洞感兴趣的同学一起交流学习～

0x00 漏洞原理

根据对该CVE的描述信息[1]我们可以知道，这是一个在linux kernel中fsnotify中的race condition漏洞。攻击者可以利用inotify_handle_event和vfs_rename同时执行，实现本地提权或者DoS。

Race condition in the fsnotify implementation in the Linux kernel through 4.12.4 allows local users to gain privileges or cause a denial of service (memory corruption) via a crafted application that leverages simultaneous execution of the inotify_handle_event and vfs_rename functions.

根据redhat mail[2]中对该漏洞的描述，这个漏洞由于race condition会溢出下一个slab的数据。摘录漏洞的触发过程如下图所示。

linux kernel 4.4相关代码：

inotify_event_info 结构体：

在上图中，和漏洞相关的关键点有三个：

1. 计算file_name的len，更新alloc_len；

2. 调用kmalloc分配alloc_len大小的内存给event指针；

3. 调用strcpy拷贝file_name给event->name。

问题在于2和3之间，如果file_name被修改了，就可以造成heap overflow。而事实上，由于内核中有大量的线程在同时运行，file_name是可以通过sys_rename系统调用来修改的。

由于overflow的是kmalloc申请的buffer之后的内存，因此需要有效的控制该内存才可以DoS或者是提权。

0x01 漏洞影响

根据redhat mailist[2]，影响的linux kernel version：v3.14-rc1 - v4.12。

对于Android而言，根据Android security bulletin[3]，影响的patch level: before 2017-12-01。

0x02 漏洞分析

CVE-2017-7533这个漏洞的patch影响kernel 3.12-rc4到4.12。因此，nexus6p上是实现不了了，看了一下msm中angler的branch kernel都是3.10的。因此，在pixel 2 android 8.1 kernel 4.4上测试。通过git checkout 4.4.56-g594d847d09a1切换到对应的kernel版本。

分析漏洞原理时，我们已经明白了需要使用两个thread来触发漏洞：一个触发inotify_handle_event，一个触发sys_rename。hardenedlinux有该漏洞的POC[4]。

该POC中，main函数中的notify_thread_func线程，使用inotify机制监控test_dir/f文件的打开、关闭访问行为。如果触发了该行为，调用handle_events函数，从inotify实例中read 所有的inofity_event事件，遍历时间判断当前触发事件的event->name是否为"b",如果是，则成功触发。

main函数中的trigger_rename_open线程中又开启了两个线程，callrename和openclose。

callrename线程中构造longname "bbbb321032103210xxxxxxxx"，并开始循环，循环调用两次rename系统调用，修改test_dir/f为longname再修改回来。

callrename线程比较简单，开始循环，循环打开test_dir/f，用于触发用户态中inotify_handle_event的监听事件，从而触发内核中的inotify_handle_event函数，从而竞争触发heap overflow。

漏洞触发的时候：

• callrename线程中打开文件test_dir/f；

• notify_thread_func线程中的监听事件被触发，调用内核的inotify_handle_event，计算file_name（test_dir/f）的len为1，kmalloc大小为sizeof(struct inotify_event_info) + len+1的buffer；

• callrename线程中调用内核的sys_rename修改file_name为longname；

• 内核的inotify_handle_event函数调用strcpy发生堆溢出。

监听事件触发的时候read的buffer中是inotify_event结构体，其中len代表了name+padding的长度。

但是在内核中，inotify_handle_event中的event是inotify_event_info结构体，其中name_len就是代表name的长度。这个特别容易混淆。

因此，在漏洞触发时，虽然file_name已经被修改，但是内核中inotify_event_info的name_len依然还是1，name则是longname了。经过测试，用户态read的buffer中，inotify_event结构体的name似乎是根据内核中的name_len来获取的（纯属猜测），因此是漏洞触发时，用户态获取的name是b。

0x03 触发效果

1、poc运行后，输出：

图中已经检测到了event->name是b。

2、修改了kernel源码，在strcpy处加入pr_err 查看log：

3、编译内核后查看，dmesg信息：

可以看到，file_name已经被rename成了longname，strcpy给event->nam功溢出了。

0x04 漏洞修复

该漏洞在linux kernel中的patch[5]如下所示，新增加了name_snapshot结构体，并增加了dentry中name的take和release的方法。原先对dentry中name的操作都要先获取一个快照（snap）再操作。

以fsnotify.c为例：

为什么漏洞在inotify_handle_event()却要patch fsnotify(..., file_name)呢？

看了一会儿源码发现inotify_handle_event()的触发链如下：fsnotify(...,file_name)->send_to_group(... ,file_name)->group->ops->handle_event(..., file_name, cookie)。

根据ops的定义const struct fsnotify_ops *ops;，查看该结构体：

因此， group->ops->handle_event(..., file_name, cookie)是会调用inotify_handle_event()的。

patch了之后，fsnotify(..., file_name)中的file_name是snap的name，即使调用sys_rename使得dentry中的name改变了，但是fsnotify拿到的name依然没变，inotify_handle_event中也就不会发生对溢出了。

通过patch，我们可以更加清晰的发现，由于原先inotify_handle_event的file_name。

实际上是一个指向dentry中name的一个指针，在race condition时就会发生问题。漏洞的本质是传入参数的改变，那么patch 自然也应该在上层函数中patch了。

0x05 from poc to exp

写到这里，如何从poc到exp呢？其实目前我还不清楚。

既然是kmalloc发生了溢出，那么思路就是利用溢出后的数据来覆盖后面一个obj中的指针啊什么的来控制PC指针。所以溢出后面的数据是一个obj吗？如果是，这个obj可以控制吗？内核堆的管理方式又是什么样子的呢？如何查看内核堆中的数据呢？

最后，内核中这样由于竞争导致的问题肯定还有，如何发现呢？

带着这样的问题，继续上路吧。

0x06 参考链接

• https://cve.mitre.org/cgi-bin/cvename.cgi?name=CVE-2017-7533

• https://seclists.org/oss-sec/2017/q3/240

• https://source.android.com/security/bulletin/2017-12-01

• https://github.com/hardenedlinux/offensive_poc/tree/master/CVE-2017-7533

• https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=49d31c2f389acfe83417083e1208422b4091cd9
  

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