360 Marvel Team云系统漏洞第六弹 - CVE-2016-8632分析

作者：360MarvelTeam

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前言

360 Marvel Team一直致力于云安全领域技术研究。在刚刚过去的Pwnfest比赛中一举完成vmware workstation的首次破解，实现虚拟机逃逸攻击全球首秀。团队目前在qemu，kvm，xen，docker，vmware workstation，vmware esxi，linux kernel中都已积累了丰富的漏洞挖掘和利用经验。linux kernel漏洞可以帮助攻击者在虚拟机逃逸之后夺取宿主机最高权限，也可以使黑客完成docker容器攻击，是云系统漏洞攻击链条中非常关键的一环。在这篇文章中，Marvel Team将分享一枚最新公开的linux kernel漏洞的相关研究成果。

360 Marvel Team目前正在招聘 漏洞挖掘&漏洞利用&linux内核及应用层开发 岗位，有兴趣的同学欢迎发简历到tangqinghao@360.cn。

0x0 序

TIPC网络协议也叫透明进程间通信协议，是一种进程间通信的网络协议，原本是为集群间通信特别设计，Linux kernel 自2.6.16版本开始支持TIPC协议，该协议在VxWorks和Solaris操作系统中应用广泛。然而TIPC处理数据切包的代码存在一处堆溢出，可造成特权提升。漏洞说明见：https://access.redhat.com/security/cve/cve-2016-8632。

0x1 漏洞细节

当创建一个TIPC协议的socket后，可以通过很多种方式触发tipc_msg_build。比如说用户态调用connet，TIPC协议栈根据当前socket的状态，需要发送第一个SYN包，然而这时需要调用tipc_msg_build来构造TIPC的协议头（长度可变），如下图：

首先解释几个变量含义：

1. msz : TIPC协议头长度 + 实际发送数据长度。

2. pktmax : 实际上是上层函数传递下来的TIPC协议设置的MTU，该值可从设备MTU继承

3. skb : socket buffer数据结构，其中包含一个char *类型的data指针，指向实际缓冲区

4. dsz : 附加数据的长度

5. mhsz : TIPC协议头长度，该协议内容根据用户态传递的目标地址类型不同而不同

从上图可以看出，如果要发送数据长度小于设备允许的最大传输单元，则数据包不需要切包，可以直接发送出去，否则把数据包按pktmax长度切开，然后依次发送出去。

函数根据pktmax创建socket buff，之后进行两次skb_copy_to_linear_data操作。

两次memcpy的长度是INT_H_SIZE + mhsz：

1. INT_H_SIZE长度固定为40字节

2. mhsz根据目标地址类型不同而不同，可取的值是24、32、40、44、60字节

我在POC中设置mhsz为32字节，那么两次memcpy共拷贝72字节。该函数在memcpy前并没有检查pktmax(MTU)是否小于INT_H_SIZE + mhsz， 然而回溯调用堆栈也没有发现内核检查过MTU的值。

那么在内核其它地方创建一个MTU小于72字节，也就能够造成堆溢出。

接下来就需要寻找TIPC是如何设置MTU的，以得到可用最小的MTU值。内核在调用tipc_msg_build 前会根据目的地址类型不同，调用2种不同方法获取MTU值，但是无论哪种方法其实都是取TIPC link上的MTU值：

TIPC link是当整个TIPC网络出现2个以上节点后，内核调用tipc_node_link_up自动建立的

当TIPC link建立后，n->links结构的mtu属性被赋值，然而这里减去了40字节的头大小，然并卵，还是没有检查合法的最小MTU大小。

tipc_link_mtu()的值由tipc_link_set_mtu()设置，tipc_link_set_mtu()在整个4.9-rc4内核代码中只有一处调用，就是在tipc_bcbase_select_primary()。

那么这里可以清晰的看到mtu的值来自于tipc_bearer_mtu()，整个内核只有2处修改过tipc bearer的值，一个是当TIPC网络建立后，内核调用tipc_enable_l2_media()

另一处是当我们在shell中使用类似 `ifconfig eth0 mtu 60 up` 来修改网络设备MTU时，内核调用tipc_l2_device_event()：

通常情况下网络设备MTU的值是1500，当然这个值最大最小区间需要根据不同的网卡驱动来决定，比如我的网卡驱动是e1000，支持的mtu最小是46

那么问题来了：

1. 把设备MTU设置成60(大部分网卡驱动最小支持MTU是60)

2. 创建TIPC网络，当TIPC link建立成功后，内核调用tipc_node_link_up()

3. tipc_node_link_up()这时候又把60减了个40，使得n->links[bearer_id].mtu = 20

4. 调用connect，触发tipc_msg_build，因为最小的TIPC协议头也得24，所以需要切包

5. 以20字节申请socket buffer

6. 第一次调用skb_copy_to_linear_data(skb, &pkthdr, INT_H_SIZE)， 溢出40 – 20字节

7. 第二次调用skb_copy_to_linear_data_offset(skb, INT_H_SIZE, mhdr, mhsz)，再次溢出mhsz字节

第一步修改设备MTU，用户不得具有CAP_NET_ADMIN权限么，然而如果clone出一个具有user_namespace及net_username的进程则可以轻松修改设备MTU

0x2 漏洞影响

大部分网卡驱动最少可以溢出52字节，如果合理布局堆空间，可以造成特权提升。

受影响的较新内核版本：

Linux kernel 4.9-rc4

Linux kernel 4.9-rc3

Linux kernel 4.9

Linux kernel 4.8.3

Linux kernel 4.8.1

Linux kernel 4.8 rc1

Linux kernel 4.8

Linux kernel 4.7.9

Linux kernel 4.7-rc6

Linux kernel 4.7-rc5

+ Redhat Linux 7.2 

+ S.u.S.E. Linux 7.2 

+ S.u.S.E. Linux 7.1 

Linux kernel 4.6.3

Linux kernel 4.6.2

未测试较旧内核版本

0x3 补丁及相关

https://www.mail-archive.com/netdev@vger.kernel.org/msg133205.html

https://access.redhat.com/security/cve/CVE-2016-8632

http://www.securityfocus.com/bid/94211/info

传送门

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