Linux eBPF JIT权限提升误差（CVE-2020-27194）剖析与验证

宣布时间 2020-11-03

误差配景


克日，，，，，外洋清静研究职员披露一个Linux eBPF verifier组件过失验证误差，，，，，此误差源于bpf验证系统在Linux内核中没有准确盘算某些操作的寄存器界线跟踪，，，，，导致外地攻击者可以使用此缺陷举行内核信息泄露或特权提升，，，，，该误差编号为CVE-2020-27194。 。。。


影响规模与防护步伐


1、影响规模

  • Linux-5.7 ~ Linux-5.8.14

  • Ubuntu 20.10

2、防护步伐

  • 实时更新升级内核； ；；

  • 将kernel.unprivileged_bpf_disabled.sysctl设置为1，，，，，暂时限制通俗用户权限。 。。。

误差原理与调试剖析


1、误差原理


该误差和Pwn2own2020角逐中使用的CVE-2020-8835误差原理一致，，，，，均是过失盘算了寄存器界线跟踪，，，，，导致可以绕过验证器检查抵达越界读写。 。。。缺陷代码泛起在kernel/bpf/verifier.c的scalar32_min_max_or()函数中，，，，，该函数是在commit_id：3f50f132d840中引入的，，，，，该功效实现了显式的ALU32(32位盘算类操作)寄存器界线跟踪，，，，，处置惩罚OR运算时，，，，，挪用scalar32_min_max_or()函数举行32位寄存器界线跟踪，，，，，该函数实现如下：



行5365和行5366，，，，，直接将dst_reg寄存器中的64位无符号值赋值给32位有符号值，，，，，这显着是过失的。 。。。例如设置dst_reg->umin_value=1，，，，，dst_reg->umax_value=0x600000001，，，，，当举行如上操作后，，，，，dst_reg->s32_min_value为1，，，，，可是dst_reg->s32_max_value也将是1，，，，，由于0x600000001的高位将被截断，，，，，这时dst_reg寄存器的规模从[1,0x600000001]酿成了[1,1]，，，，，这会被验证器识别为常数1，，，，，进而绕过验证器检查。 。。。误差补丁中，，，，，举行了准确的32位有符号值赋值操作，，，，，如下所示：


 


2、调试剖析


首先将寄存器的umin_value设置为0x1，，，，，可以通过如下BPF指令实现：



此时，，，，，寄存器的状态如下所示：



设置完umin_value后，，，，，设置umax_value为0x600000001，，，，，可以通过如下BPF指令实现：



断点掷中后，，，，，挪用栈如下所示：



执行完BPF_JMP_REG(BPF_JLT,BPF_REG_6,BPF_REG_5,1)指令后，，，，，将R6寄存器规模设置为0x1到0x600000001之间。 。。。R6寄存器状态如下所示：



接着，，，，，设置R6寄存器中32位的无符号最小值和最大值，，，，，



设置完之后，，，，，R6寄存器状态如下所示：



红框中设置的值是必需要包管的，，，，，需要提前举行设置，，，，，利便后面绕过if判断进入缺陷代码块中。 。。。接着设置R6寄存器32位有符号最小值和最大值，，，，，代码如下所示：



行5355，，，，，if语句判断不建设，，，，，会走到行5362分支中，，，，，调试情形如下所示：



触发误差后，，，，，R6寄存器状态如下：



此时s32_min_value和s32_max_value都为0x1，，，，，在验证器中，，，，，R6寄存器的32位有符号取值为常数1。 。。。但R6寄存器的取值现实是有规模的。 。。。接着将R6寄存器举行32位MOV到R7寄存器中，，，，，执行到如下代码所示：



此时，，，，，src_reg寄存器如下所示：



执行MOV操作之前，，，，，R7寄存器状态如下所示：



执行MOV操作后，，，，，R7寄存器状态如下所示：


R7寄存器为常量1，，，，，现实运行情形下是有规模的，，，，，可以设置为2。 。。。执行BPF_ALU64_IMM(BPF_RSH,BPF_REG_7,1)后，，，，，即R7 >>= 1，，，，，R7寄存器如下所示：



此时umin_value和umax_value为0，，，，，即为R7寄存器举行右移操作后，，，，，在验证器中被识别为常数0，，，，，此时R7寄存器举行加减运算都不会爆发越界，，，，，绕过了验证器的界线检查。 。。。可是若是R7寄存器现实设置为2，，，，，2>>1为1，，，，，R7寄存器为1，，，，，此时和R7寄存器举行加减运算，，，，，抵达越界读写。 。。。


误差复现


在Linux-5.7.7版本中举行误差使用，，，，，乐成提权。 。。。



参考链接：


[1] https://cve.mitre.org/cgi-bin/cvename.cgi?name=CVE-2020-27194

[2] https://github.com/torvalds/linux/commit/5b9fbeb75b6a98955f628e205ac26689bcb1383e

[3] https://github.com/torvalds/linux/commit/3f50f132d8400e129fc9eb68b5020167ef80a244

[4] https://scannell.me/fuzzing-for-ebpf-jit-bugs-in-the-linux-kernel/


鉴黑担保网起劲防御实验室（ADLab）


ADLab建设于1999年，，，，，是中国清静行业最早建设的攻防手艺研究实验室之一，，，，，微软MAPP妄想焦点成员，，，，，“黑雀攻击”看法首推者。 。。。阻止现在，，，，，ADLab已通过CVE累计宣布清静误差近1100个，，，，，通过 CNVD/CNNVD累计宣布清静误差900余个，，，，，一连坚持国际网络清静领域一流水准。 。。。实验室研究偏向涵盖操作系统与应用系统清静研究、移动智能终端清静研究、物联网智能装备清静研究、Web清静研究、工控系统清静研究、云清静研究。 。。。研究效果应用于产品焦点手艺研究、国家重点科技项目攻关、专业清静效劳等。 。。。


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