Linux内核AF_PACKET原生套接字缝隙(CVE-2020-14386)分析
颁布功夫 2020-09-22缝隙布景
近日,Openwall社区上公开了一个Linux内核AF_PACKET原生套接字内存粉碎缝隙。凭据细节描述,该缝隙呈此刻net/packet/af_packet.c中,由整数溢出导致越界写,能够通过它进行权限提升。该缝隙风险评级为高,编号为CVE-2020-14386。
受影响产品缓和解措施
1、受影响产品
该缝隙影响Linux刊行版高于4.6的内核版本,蕴含:
Ubuntu Bionic (18.04) and newer
Debian 9
Debian 10
CentOS 8/RHEL 8
2、缓解措施
(1)建补系统
上游内核补丁如下:
https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=acf69c946233259ab4d64f8869d4037a198c7f06
(2)关关CAP_NET_RAW职能
针对RHEL8,具体关关步骤如下:
# sysctl -p/etc/sysctl.d/userns.conf
(3)针对一些受影响的容器产品,同样采取关关CAP_NET_RAW职能进行缓解
Kubernetes Pod安全战术:配置Pod安全战术以删除运行容器中的CAP_NET_RAW职能,参考链接:https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/security-bulletins。
有关概想
1、AF_PACKET套接字
网络和谈栈中,原始套接字是一个特殊的套接字类型,从实现上能够分为两类,一类为链路层原始套接字;另一类为网络层原始套接字。链路层原始套接字可直接用于接管和发送链路层的MAC帧,在发送时必要挪用者自行机关和封装MAC首部。链路层原始套接字挪用socket()函数创建。第一个参数指定地址簇类型为AF_PACKET,第二个参数套接字类型为SOCK_RAW或SOCK_DGRAM,当类型指定为SOCK_RAW时,套接字接管和发送的数据都是从MAC首部起头的。在发送时必要由挪用者从MAC首部起头机关和封装报文数据。
2、PACKET_MMAP
仅依附AF_PACKET过滤数据包是极度低效的,内核又提供了PACKET_MMAP支持。PACKET_MMAP在内核空间中分配一块环形内核缓冲区,用户空间通过mmap将该内核缓冲区映射出来。收到的数据包拷贝到环形内核缓冲区中,用户层能够直接操作数据,通过内核空间和用户空间共享的缓冲区起到削减数据拷贝的作用,提高处置效能。
PACKET_MMAP实现过程
通过setsockopt()函数设置环形缓冲区,option参数设置为PACKET_RX_RING或PACKET_TX_RING。为了方便内核与用户层治理和交互环形缓冲区中的数据帧,内核界说了TPACKET_HEADER结构体,该结构体存储着一些元信息如套接字地址信息、功夫戳以及环形缓冲区治理信息等。若是通过setsockopt()函数设置了PACKET_VNET_HDR选项,还需增长一个virtio_net_hdr结构体。一个数据帧蕴含两个部门,第一部门为TPACKET_HEADER,第二部门为Data,并且要保障页面对齐,如下图所示:


捕获的frame被划分为多个block,每个block是一块物理上陆续的内存区域,有tp_block_size/tp_frame_size个frame,block的总数是tp_block_nr。例如,tp_block_size = 4096,tp_frame_size = 2048,tp_block_nr = 4,tp_frame_nr = 8。得到的缓冲区结构如下图所示:

每个frame必须放在一个block中,每个block保留整数个frame,也就是说一个frame不能逾越两个block。在用户层映射环形缓冲区能够直接使用mmap()函数。固然环形缓冲区在内核中是由多个block组成的,但是映射后它们在用户空间中是陆续的。
缝隙分析

行2226到行2228,若是sk_type为SOCK_DGRAM,暗示不必要自行机关MAC首部,由内核填充,则macoff蹬宗netoff,大幼为TPACKET_ALIGN(tp_hdr_len)+ 16 + tp_reserve。若是sk_type为SOCK_RAW,则进入行2230,暗示必要自行机关MAC首部。行2231到行2233,首先推算netoff,大幼为TPACKET_ALIGN(tp_hdrlen +(maclen < 16 ?16 : maclen)) + tp_reserve。行2234到行2237,若是设置了PACKET_VNET_HDR选项,还需加上一个virtio_net_hdr结构体的大幼,而后设置do_vnet为真。行2238,推算macoff。
由于macoff、netoff以及maclen被界说为unsigned short类型,最大值为0xffff。而tp_reserve被界说为unsigned int类型,最大值为0xffffffff,并且大幼能够通过setsockopt()函数进行设置,如下代码所示:

因而,在推算netoff时,能够通过节造tp_reserve造成整数溢出,进而推算出谬误的macoff。当执行到如下代码时:

行2287,挪用virtio_net_hdr_from_skb()函数从sk_buff中拷贝数据,该函数第二个参数为h.raw + macoff – sizeof(struct virtio_net_hdr),h.raw为tpacket_rcv_uhdr类型的指针,指向环形缓冲区的frame,由于macoff是可控的,能够让maoff幼于sizeof(struct virtio_net_hdr),导致向前越界写,最多可写入sizeof(struct virtio_net_hdr)个字节。凭据提供的PoC,调试代码如下图所示:

rdx中存放着TPACKET_ALIGN(tp_hdrlen+(maclen < 16 ? 16 : maclen)),大幼为0x50。rbp+0x4e4处存放着po->tp_reserve,大幼为0x0000ffb4。相加后,整数上溢后,rdx为0x0004。当执行到越界接见时,具体如下:

R9存放着h.raw指针,rdx存放着macoff,virtio_net_hdr结构体大幼为0xa。如下图所示:

产生内存接见谬误,造成系统崩溃。
参考链接:
[1] https://blog.csdn.net/sinat_20184565/article/details/82788387
[2] https://www.openwall.com/lists/oss-security/2020/09/03/3
[3] https://elixir.bootlin.com/linux/v5.6/source/Documentation/networking/packet_mmap.txt
[4] https://sysdig.com/blog/cve-2020-14386-falco/
[5] https://bugzilla.redhat.com/show_bug.cgi?id=1875699#c9


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