CVE-2021-3156

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Schwachstellenübersicht

Schwachstellen-ID: CVE-2021-3156

Schwachstellenbewertung:

Betroffenes Produkt: linux sudo

Betroffene Versionen: 1.8.2-1.8.31sp12; 1.9.0-1.9.5sp1

Voraussetzungen: Linux lokal; sudo ist SUID und ausführbar

Auswirkung: lokale Rechteausweitung

Quellcode beziehen: https://www.sudo.ws/getting/source/

Einrichtung der Umgebung

Docker-Umgebung: chenaotian/cve-2021-3156

Die von mir selbst erstellte Docker-Umgebung enthält:

Ein selbst kompiliertes sudo mit Quellcode-Debugging
Eine glibc mit Debug-Symbolen
gdb und die gdb-Plugins pwngdb & pwndbg
exp.c und das erfolgreich kompilierte exp

Alles befindet sich im Verzeichnis /root:

image-20220124223312224

Das Verzeichnis exp ist das Verzeichnis, in dem sich der exp-Code und das kompilierte exp befinden; es kann direkt in dieser Docker-Umgebung ausgeführt werden
glibc-2.27 ist das Quellcodeverzeichnis der in dieser Umgebung verwendeten libc-Version
sudo-1.8.21 ist das Quellcodeverzeichnis des sudo in dieser Umgebung; genau damit habe ich kompiliert.

Test des exp:``` cd exp su test ./exp whoami

Debugbezogene Inhalte finden Sie weiter unten unter [Einige Debug-Befehle](#一些调试命令)


## Schwachstellenprinzip

Payload zum Auslösen der Schwachstelle```shell
sudoedit -s '\' `python3 -c "print('A'*80)"`

Quellcodeanalyse (sudo-1.8.21):
Zuerst ist die main-Funktion in sudo.c (sudo.c: 133):```c int main(int argc, char *argv[], char *envp[]) { int nargc, ok, status = 0; char **nargv, **env_add; char **user_info, **command_info, **argv_out, **user_env_out; struct sudo_settings *settings; struct plugin_container *plugin, *next; sigset_t mask; debug_decl_vars(main, SUDO_DEBUG_MAIN)

··· ···
··· ···

/* Parse command line arguments. */
//在这里处理输入参数，设置sudo_mode
sudo_mode = parse_args(argc, argv, &nargc, &nargv, &settings, &env_add);

··· ···
··· ···
    
switch (sudo_mode & MODE_MASK) {
··· ···
··· ···
case MODE_EDIT:
case MODE_RUN:
    ok = policy_check(&policy_plugin, nargc, nargv, env_add,
	&command_info, &argv_out, &user_env_out);
    ··· ···
    ··· ···
}

··· ···
··· ···

}

- 首先调用parse_args 函数处理我们输入的参数，其实这里我们就输入了一个`-s` 而已，没什么可设置的，将sudo_mode 设置成 MODE_EDIT 和 MODE_SHELL。

- 然后根据sudo_mode 不同，MODE_EDIT 回调用policy_check

接下来是在sudo.c 中的policy_check函数(sudo.c: 1136):```c
static int
policy_check(struct plugin_container *plugin, int argc, char * const argv[],
    char *env_add[], char **command_info[], char **argv_out[],
    char **user_env_out[])
{
    ··· ···
    ··· ···
    ret = plugin->u.policy->check_policy(argc, argv, env_add, command_info,
	argv_out, user_env_out);
    ···
}

Es wird die Callback-Funktion plugin->u.policy->check_policy aufgerufen. Per Debugging lässt sich die tatsächliche Funktion, die dahintersteht, anzeigen:

image-20220123113326096

Aufgerufen wird dabei die Funktion sudoers_policy_check aus policy.c (policy.c: 760):```c static int sudoers_policy_check(int argc, char * const argv[], char *env_add[], char **command_infop[], char **argv_out[], char **user_env_out[]) { ··· ···

exec_args.argv = argv_out;
exec_args.envp = user_env_out;
exec_args.info = command_infop;

ret = sudoers_policy_main(argc, argv, 0, env_add, &exec_args);
··· ···
··· ···

}

Anschließend wird die Funktion sudoers_policy_main in sudoers.c aufgerufen (sudoers.c: 224):```c
int
sudoers_policy_main(int argc, char * const argv[], int pwflag, char *env_add[],
    void *closure)
{
    ··· ···
    ··· ···

    /*
     * Make a local copy of argc/argv, with special handling
     * for pseudo-commands and the '-i' option.
     */
    if (argc == 0) {
	··· ···
    } else {
	/* Must leave an extra slot before NewArgv for bash's --login */
	NewArgc = argc;
	NewArgv = reallocarray(NULL, NewArgc + 2, sizeof(char *));
	··· ···
	}
	memcpy(++NewArgv, argv, argc * sizeof(char *));
	NewArgv[NewArgc] = NULL;
	··· ···
	}
    }
	··· ···
    cmnd_status = set_cmnd();
    ··· ···
    ··· ···
    ··· ···
}

Hier werden einige globale Variablen gesetzt, NewArgc und NewArgv wie unten gezeigt, im Grunde sind es die übergebenen Argumente.

image-20220123113819116

Danach wird die Funktion set_cmnd in sudoers.c aufgerufen (sudoers.c: 796):```c static int set_cmnd(void) { ··· ··· ··· ···

/* set user_args */
if (NewArgc > 1) {
    char *to, *from, **av;
    size_t size, n;

    /* Alloc and build up user_args. */
    //根据参数总长度计算size， 后续malloc 申请，没有问题
    for (size = 0, av = NewArgv + 1; *av; av++)
	size += strlen(*av) + 1;
    if (size == 0 || (user_args = malloc(size)) == NULL) {
	sudo_warnx(U_("%s: %s"), __func__, U_("unable to allocate memory"));
	debug_return_int(-1);
    }
    if (ISSET(sudo_mode, MODE_SHELL|MODE_LOGIN_SHELL)) {
	/*
	 * When running a command via a shell, the sudo front-end
	 * escapes potential meta chars.  We unescape non-spaces
	 * for sudoers matching and logging purposes.
	 */
     //将所有参数拷贝到一起放到堆中，逻辑是遇到'\'加非空格类型字符则只拷贝非空格字符
     //但这里\x00 并不算空格类型字符
     //他没有考虑参数如果只有一个'\'或以'\'结尾并且下两个字符后就是另一个字符串情况
	for (to = user_args, av = NewArgv + 1; (from = *av); av++) {
	    while (*from) {
		if (from[0] == '\\' && !isspace((unsigned char)from[1]))
		    from++;
		*to++ = *from++;
	    }
	    *to++ = ' ';
	}
	*--to = '\0';
    } 
    ··· ···
}
}
··· ···
··· ···

}

Der Überlauf tritt auch hier auf. Wie aus den Kommentaren im Code hervorgeht, passiert der Heap-Überlauf beim Kopieren in den Heap. Die ursprüngliche Absicht dieses Codes ist leicht zu verstehen: Alle Argumente in NewArgv werden in den Heap kopiert, durch Leerzeichen getrennt; trifft man auf `\+Nicht-Leerzeichen-Zeichen`, wird nur dieses Zeichen kopiert.

**Aber es wird ein Fall nicht berücksichtigt: Wenn ein NewArgv-Element mit `\` endet, ergibt sich die Struktur `\+\x00`, und `\x00` gehört nicht zu den Leerzeichen-Zeichen (unglaublich). Das heißt, nachdem `\x00` in den Heap kopiert wurde, wird die Variable `from` noch einmal erhöht (in einem Schleifendurchlauf zweimal erhöht) und verpasst damit die Gelegenheit, in der while-Bedingung das Ende-Marker `\x00` zu erkennen. Der Code geht davon aus, dass die Argumente noch nicht vollständig kopiert wurden, und kopiert weiter, bis er auf das nächste `\x00` trifft.**

In diesem Szenario ist zu sehen, dass direkt hinter `\+\x00` der nächste Parameter `A*80` folgt, sodass bis zum Ende von `A*80` weiterkopiert wird. Aber man darf nicht vergessen, dass anschließend der Parameter `A*80` noch einmal tatsächlich verarbeitet und erneut kopiert wird. Insgesamt wird `A*80` hier also zweimal kopiert, aber der Chunk wurde nur für die Größe eines einzelnen `A*80`-Strings angefordert, was die angeforderte Chunk-Länge bei Weitem überschreitet.

image-20220123113907744

Dann kommt es zum Überlauf. Vor dem Kopieren:

image-20220123114036691

Nach dem Kopieren:

image-20220123114137794

Der gesamte Auslösepfad der Schwachstelle sieht wie folgt aus (beim Debuggen kann man einfach an genau diesen Funktionen Haltepunkte setzen):

- sudo.c : main
  - sudo.c : policy_check
    - policy.c : sudoerrs_policy_check
      - sudoers.c : sudoers_policy_main
        - sudoers.c : set_cmnd
          - sudoers.c : 859

## Prinzip der Exploit-Ausnutzung

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