Dirty COW Lehr-PoC (CVE-2016-5195)

⚠️ Rechtlicher Hinweis

Dieser Code dient NUR ZU LEHRZWECKEN. Jegliche böswillige Nutzung ist strengstens untersagt und illegal.

📖 Was ist Dirty COW?

Dirty COW (CVE-2016-5195) ist eine Privilegienausweitungs-Schwachstelle im Linux-Kernel, die eine Race-Condition im Copy-on-Write-Mechanismus (COW) des Kernels ausnutzt. Diese Schwachstelle betrifft Linux-Kernel ab Version 2.6.22 (veröffentlicht 2007) bis zu folgenden Versionen:

• 4.8.3
• 4.7.9
• 4.4.26

Technische Details

Die Schwachstelle tritt im Speicherverwaltungssystem des Kernels auf:

1. Copy-On-Write (COW): Wenn ein Prozess eine Datei mit MAP_PRIVATE mapped, sollten Änderungen eine private Kopie erzeugen
2. Race-Condition: Zwei Threads konkurrieren zwischen madvise(MADV_DONTNEED) und dem Schreiben auf /proc/self/mem
3. Ausnutzung: Unter bestimmten zeitlichen Bedingungen können Schreibvorgänge den COW-Schutz umgehen und die Originaldatei verändern

Auswirkungen

• Privilegienausweitung: Ändern von schreibgeschützten Dateien, die root gehören
• Systemkompromittierung: Möglichkeit, Root-Zugriff durch Ändern von Systemdateien wie /etc/passwd zu erlangen
• Datenintegrität: Unautorisierte Änderung kritischer Systemdateien

🛡️ Sicherheitshinweise für Tests

⚠️ KRITISCH: Nur in isolierter Umgebung testen

Führen Sie dies NIEMALS auf Produktionssystemen oder Systemen aus, die Ihnen nicht gehören!

Empfohlene Testumgebung:

1. Virtuelle Maschine (VM): Verwenden Sie VMware, VirtualBox oder KVM
2. Container: Docker-Container mit verwundbarem Kernel
3. Isoliertes Labor: Dediziertes Testgerät ohne wichtige Daten
4. Kernel-Anforderungen: Linux-Kernel-Versionen 2.6.22 bis 4.8.2

Sichere Testpraktiken:

# 1. Check kernel version first
uname -r

# 2. Create isolated test directory
mkdir /tmp/dirtycow_test
cd /tmp/dirtycow_test

# 3. Test with harmless files only
./main -t /tmp/test_file -v

# 4. Monitor system resources
top -p $(pgrep -f main)

🚀 Kompilierung & Verwendung

Voraussetzungen

# Install required packages (Ubuntu/Debian)
sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential libssl-dev

# Install required packages (CentOS/RHEL)
sudo yum install gcc openssl-devel

Kompilierung

# Standard compilation
make

# Debug version
make main-debug

# Manual compilation
gcc -o main main.c -lpthread -lssl -lcrypto

Grundlegende Verwendung

# Simple test with default settings
./main

# Verbose mode with custom target
./main -t /tmp/testfile -v

# Advanced usage with multiple processes
./main -t /tmp/target -n 4 -r 3 -D -v

# Binary payload from file
./main -f payload.bin -P -D -n 2

Befehlszeilenoptionen

Option	Beschreibung	Standard	Maximum
-t <datei>	Pfad zur Zieldatei	/tmp/dirty_cow_test	-
-p <payload>	Benutzerdefinierte Text-Payload	Test-String	-
-f <datei>	Binäre Payload aus Datei laden	-	-
-i <anzahl>	Anzahl der Iterationen	10.000.000	100.000.000
-n <anzahl>	Anzahl paralleler Prozesse	1	8
-r <anzahl>	Wiederholungsversuche	1	10
-P	ptrace anstelle von /proc/self/mem verwenden	Deaktiviert	-
-D	Dynamische Offset-Suche aktivieren	Deaktiviert	-
-v	Ausführliche Ausgabe	Deaktiviert	-
-l <datei>	Pfad zur Logdatei	exploit_log.txt	-
-h	Hilfe anzeigen	-	-

🔬 Erweiterte Funktionen

1. Mehrere Angriffsmethoden

• Methode 1: Schreiben über /proc/self/mem (Standard)
• Methode 2: ptrace(PTRACE_POKETEXT) für eingeschränkte Systeme

2. Dynamische Offset-Suche

Durchsucht mehrere Speicher-Offsets, um die beste Schreibposition zu finden:

./main -D -v  # Enable dynamic offset scanning

3. Multi-Prozess-Race-Conditions

Mehrere Prozesse für intensive Race-Conditions starten:

./main -n 4  # Use 4 parallel processes

4. Unterstützung binärer Payloads

Beliebige Binärdaten aus Dateien laden:

# Create binary payload
echo -ne '\x41\x41\x41\x41\x00\x42\x42' > payload.bin

# Use binary payload
./main -f payload.bin -v

5. Automatische Wiederholungslogik

Fehlgeschlagene Versuche automatisch wiederholen:

./main -r 5  # Retry up to 5 times

6. Dateiintegritätsprüfung

Verwendet SHA-256-Hashing zur Überprüfung von Dateiänderungen:

# Check original vs modified file hashes
./main -v  # Shows hash comparison in verbose mode

📊 Ausgabe & Protokollierung

Konsolenausgabe-Beispiel

Dirty COW Educational PoC (CVE-2016-5195)
==========================================

=== SYSTEM INFORMATION ===
Kernel Version: Linux 4.4.0-generic
Architecture: x86_64
Current User: testuser
UID/GID: 1000/1000

=== VULNERABILITY CHECK ===
Kernel: Linux version 4.4.0-generic
[+] /proc/self/mem accessible

=== STARTING TEST ===

=== EXPLOIT EXECUTION ===
[+] Target: /tmp/dirty_cow_test
[+] Payload length: 32 bytes
[+] Iterations: 10000000
[+] Processes: 1
[+] Method: /proc/self/mem
[+] Dynamic offset: disabled
[+] Backup created: /tmp/dirty_cow_test.backup
[+] Original content: original-content-before-exploit
[+] Starting race condition test...
[+] EXPLOIT SUCCESSFUL on attempt 1!
[+] File hash changed - modification confirmed!
[+] Original: a1b2c3d4e5f6...
[+] Final:    f6e5d4c3b2a1...

=== TEST SUCCESSFUL ===
[+] File modification completed
[+] Educational objective achieved
[+] Statistics: 156789 writes, 1 successful, 2.347 sec

Logdatei-Format

Das Tool erstellt detaillierte Logs in exploit_log.txt:

[2024-01-15 10:30:45] System Info - UID/GID: 1000/1000
[2024-01-15 10:30:45] Kernel version: Linux version 4.4.0-generic
[2024-01-15 10:30:45] /proc/self/mem accessible
[2024-01-15 10:30:45] Starting exploit - Target: /tmp/test, Payload: 32 bytes
[2024-01-15 10:30:47] EXPLOIT SUCCESSFUL on attempt 1
[2024-01-15 10:30:47] Final stats - Writes: 156789, Successful: 1, Duration: 2.347 sec

🎯 Testszenarien

Szenario 1: Grundlegender Funktionstest

# Test basic exploit functionality
./main -t /tmp/basic_test -v

Szenario 2: Stresstest

# High-intensity race condition test
./main -i 50000000 -n 4 -r 3 -D -v

Szenario 3: Eingeschränkte Umgebung

# Test when /proc/self/mem is blocked
./main -P -D -v

Szenario 4: Binäre Payload-Test

# Test with binary data containing null bytes
echo -ne 'BINARY\x00DATA\x01\x02\x03' > test.bin
./main -f test.bin -v

🔍 Den Exploit verstehen

Race-Condition-Timing

Der Exploit funktioniert, indem eine Race zwischen zwei Operationen erzeugt wird:

1. Thread 1: madvise(MADV_DONTNEED) - Sagt dem Kernel, Speicherseiten zu verwerfen
2. Thread 2: Schreiben auf /proc/self/mem - Versucht, in gemappten Speicher zu schreiben

Erfolgsfaktoren

• Kernel-Version: Muss verwundbar sein (< 4.8.3)
• Timing: Die Race-Condition muss genau im richtigen Moment auftreten
• Speicher-Mapping: Die Datei muss mit MAP_PRIVATE gemappt sein
• Berechtigungen: Lesezugriff auf die Zieldatei muss bestehen

Warum es funktioniert

Wenn die Race-Condition erfolgreich ist:

1. Thread 1 verwirft die COW-Seite
2. Thread 2 schreibt, bevor eine neue COW-Seite erstellt wird
3. Der Schreibvorgang geht direkt in die Originaldatei anstatt in die private Kopie

🛠️ Fehlerbehebung

Häufige Probleme

1. „Exploit fehlgeschlagen oder unzureichende Iterationen“

• Lösung: Iterationen mit -i erhöhen oder mehrere Prozesse mit -n verwenden

2. „/proc/self/mem Zugriff fehlgeschlagen“

• Lösung: ptrace-Methode mit -P-Flag verwenden

3. „System ist möglicherweise nicht verwundbar“

• Kernel-Version prüfen: uname -r
• Sicherstellen, dass Kernel älter als 4.8.3 ist