CVE-2015-7547的漏洞分析

前一阵glibc出现了一个栈溢出的漏洞,经研究发现,所有Debian、Red Hat以及更多其它Linux发行版,只要glibc版本大于2.9就会受到该溢出漏洞影响。攻击者可以通过该漏洞直接批量获取大量主机权限。本文对CVE-2015-7547漏洞做了细致的分析,供大家学习交流。

在分析之前,先了解一下glibc是什么?

glibc是GNU发布的libc库,即c运行库。
glibc是linux系统中最底层的api,几乎其它任何运行库都会依赖于glibc。glibc除了封装linux操作系统所提供的系统服务外,它本身也提供了许多其它一些必要功能服务的实现。

测试环境 Ubuntu Kylin 15.04 + glibc 2.21

1、漏洞分析

1.1 涉及的库函数

Getaddrinfo函数解析URL时,库函数调用过程如下图所示:

getaddrinfo解析URL时调用的库函数

getaddrinfo解析URL时调用的库函数

从上图可以看出,在_nss_dns_gethostbyname4_r函数中,使用alloca函数在栈上申请了2048字节的空间,在send_dg函数中,使用recvfrom函数接收DNS服务器的的响应包,并将该数据放在*thisansp指向的空间内。*thisansp刚开始指向上述的2048栈空间。

1.2 执行过程解析

下图是根据glibc分析得到的造成栈溢出的原因。

漏洞触发流程图

漏洞触发流程图

Step1
执行路径:①  ②  ⑥  ⑧ ;
输入:服务器发送2048字节的响应包; ansp = stackbuffer; anssizp = 2048
影响变量:
thisanssizp = 2048; thisansp = ansp = stackbuffer; thisresplenp = 2048;
结果:
thisresplenp = recvfrom(thisansp, *thisanssizp) ; // recvfrom(stackbuffer, 2048);

Step2
执行路径:①  ③  ④  ⑥  ⑦  ⑧;
输入:服务器发送10000字节的数据,ansp = stackbuffer; anssizp = 2048;
影响变量:
thisanssizp = 0; *thisansp = stackbuffer; *thisresplenp = 10000
结果: heapbuffer = malloc(MAXPACKET); *anssizp = MAXPACKET; *thisansp = heapbuffer;
*thisresplenp = recvfrom(thisansp, *thisanssizp) ; // recvfrom(heapbuffer, MAXPACKET);

Step3
执行路径:①  ②  ⑥  ⑧ ;
输入:服务器发送>2048字节数据,ansp = stackbuffer, anssizp = MAXPACKET;
影响变量:
thisanssizp = MAXPACKET, *thisansp = ansp = stackuffer;
结果: *thisresplenp = recvfrom(thisansp, *thisanssizp) ; // recvfrom(stackbuffer, MAXPACKET);
MAXPACKET = 65535 >2048 造成栈溢出。

1.3 源码解析

2、调试过程

在google给出的poc(该poc只能造成溢出,并不能利用)的基础上进行调试。
Google 的POC文件包括两部分:
[1] .c文件; 主要功能是使用getaddrinfo解析“foo.bar.google.com”。
[2] py文件; 主要功能是绑定53端口,模拟DNS服务器对getaddrinfo的请求进行响应。
将本机的DNS服务器设置为127.0.0.1,执行py文件,调试c文件。

2.1 栈空间布局图

该漏洞是在_nss_dns_gethostbyname4_r函数中使用alloca函数申请了2048字节的栈空间。所以,我们需要关注_nss_dns_gethostbyname4_r函数调用之初与调用过程中的栈空间变化,了解栈空间的内容以及可劫持的EIP。

程序断在_nss_dns_gethostbyname4_r函数处的栈空间

程序断在_nss_dns_gethostbyname4_r函数处的栈空间

nss_dns_gethostbyname4_r中调用alloca申请2048大小的栈空间

nss_dns_gethostbyname4_r中调用alloca申请2048大小的栈空间

libc_res_nquery函数的参数

libc_res_nquery函数的参数

从上面几个过程截图,可以大致画出_nss_dns_gethostbyname4_r函数的栈结构图

nss_dns_gethostbyname4_r的栈结构图

nss_dns_gethostbyname4_r的栈结构图

2.2 free指针处理

了解了_nss_dns_gethostbyname4_r的栈结构之后,首先对其进行溢出测试。
修改py文件中TCP发送的data2的数据长度。将数据长度设置为0x800 + 0x6C = 0x86C,将发送的数据修改为0

执行结果

执行结果

根据执行结果可知,在__libc_res_nquery的262行,对hp和hp2进行非零校验。并且可以知道hp或者hp2位于inner variables区域。通过对代码的跟踪与测试,确定了hp 和hp2分别位于0xBFFFE95C和0xBFFFE96C处。

hp 和hp2

hp 和hp2

libc_res_nquery的部分源码

libc_res_nquery的部分源码

所以,hp和hp2分别指向申请的栈空间和堆空间。

nss_dns_gethostbyname4_r的部分源码

nss_dns_gethostbyname4_r的部分源码

在_nss_dns_gethostbyname4_r中会检测是否在解析的过程中申请了新的堆空间,如果申请了,则会对该空间进行free。
这两处代码带来的问题是:
[1] 如果将hp和hp2设置为0, 则在__libc_res_nquery中会异常退出;
[2] hp和hp2的值是随机的,所以不能取调试过程的数据直接覆盖;
这里使用的方法是:
.c文件并没有开启PIE保护机制,即.c文件每次执行的基址是固定的。所以,取.c文件中的一个有效地址(0x080482ec)来替换hp和hp2的值,来跳过free的限制。

文件编译后的elf文件中的部分内容

文件编译后的elf文件中的部分内容

测试的结果是:

覆盖ph 和ph2

覆盖ph 和ph2

正常退出

正常退出

这一步我们并没有覆盖ph和ph2后面的内容,所以从该指针到返回地址(0xBFFFE9AC)中间的数据是否可以直接覆盖并不知道。在后面的EIP劫持和内存泄露部分将验证这些数据。

2.3 EIP劫持与内存泄露

由于ASLR的存在,要构造ROP链,需要首先获取一些可用的模块基址。
这里首先使用内存泄露的方法。
Getaddrinfo函数的第一个参数是一个指针,getaddrinfo函数在执行的时候,会将该指针指向的内容的字符串发送给服务器,请求服务器进行解析。所以,可以通过劫持EIP,将EIP指向.c文件中的call getaddrinfo指令,将got表中用于存放getaddrinfo地址的数据项作为参数。这样,在服务端发起getaddrinfo的时候,会将getaddrinfo函数的内存地址发送过来。
执行流程如下:

内存泄露的交互过程

内存泄露的交互过程

在客户端执行第二次getaddrinfo的时候,参数是got表中getaddrinfo函数地址存放的位置,这样就导致客户端将getaddrinfo函数地址发送到DNS Server端。
Getaddrinfo函数是libc.so.6库中的函数,然后减去偏移便可得到Client端libc.so.6的基址。之后就可以根据这个基址构造ROP链,也可以调用libc.so.6中的其他函数。

IDA查看.c编译后的elf文件的got表

IDA查看.c编译后的elf文件的got表

3. 漏洞利用

拿到基址之后,便可以根据基址构造ROP链,执行不同的功能。
这里实现了调用system函数,利用nc开一个后门,达到对目标主机完全控制的功能。
执行的具体代码:

这里使用的是nc作为例子,也可以使用其他的shell工具。
执行的效果:

执行效果

执行效果

上述实现了对该漏洞的完整利用过程。

最后的话

小编建议广大用户尽快给操作系统打补丁,并且提醒管理员在修补漏洞的同时,千万不要忘记查看服务器或网站是否已经被入侵,是否存在后门文件等,尽量将损失和风险控制在可控范围内。

如果您需要了解更多内容,可以
加入QQ群:486207500
直接询问:010-68438880-8669

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