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/


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