SUID提权：CVE-2021-4034漏洞全解析

Posted 2022-02-23 东北码农

本篇是SUID提权系列文章的第三篇。建议大家按顺序先阅读前两篇铺垫。

第一篇我们讲解了SUID提权的基础知识，linux系统的用户、文件权限与进程凭证。

第二篇我们讲解了SUID提权的原理，只要让具有SUID-root权限的程序加载我们的提权so，我们就赢了。

第三篇我们来讲解CVE-2021-4034漏洞的原理以及利用过程。本文会按照下面主题进行分享：

• 什么是CVE？
• CVE-2021-4034介绍
• 漏洞分析
• 漏洞利用
• 漏洞修复

0x1 什么是CVE？

CVE的英文全称是Common Vulnerabilities & Exposures（公共漏洞和暴露）。

官网：
https://cve.mitre.org/。

0x2 CVE-2021-4034介绍

CVE-2021-4034是一个SUID提权漏洞，利用具有SUID-root权限的pkexec，精心构造参数及运行环境，使其加载我们准备好提权的so。

CVE-2021-4034：
https://cve.mitre.org/cgi-bin/cvename.cgi?name=CVE-2021-4034

0x3 漏洞分析

看看如何让pkexec加载任意so。我们需要准备一份pkexec源码。

pkexec源码：
https://www.freedesktop.org/software/polkit/releases/polkit-0.120.tar.gz

查看src/programs/pkexec.c文件。部分代码如下：

435 main (int argc, char *argv[])
436 
...
534   for (n = 1; n < (guint) argc; n++)
535     
...
568     
...
610   path = g_strdup (argv[n]);
...
629   if (path[0] != \'/\')
630     
...
632       s = g_find_program_in_path (path);
...
639       argv[n] = path = s;
640     

我们来分析一下这一段代码，
534-568行：main函数处理命令行参数。
610-640行：pkexec在 PATH 环境变量的目录中搜索要执行的程序，如果其路径不是绝对路径，argv[n] = path = s。

不幸的是，如果命令行参数argc的数量为0，那么：

• 在第 534 行，n赋值为1；
• 在第 610 行，从argv[n]也就是argv[1]越界读取指针路径；
• 在第 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？要回答这个问题，我们必须简短地离题。我们需要了解execve函数，函数原型如下：

int execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[]); 

当我们使用execve函数启动一个新程序时，内核将我们的参数、环境变量字符串和指针（argv和envp）复制到新程序堆栈的末尾；
例如execve("/usr/bin/pkexec","program","-option",...,"value","PATH=name",...)的内存布局如下：

|---------+---------+-----+------------|---------+---------+-----+------------| 
| argv[0] | argv[1] | ... | argv[argc] | envp[0] | envp[1] | ... | envp[envc] | 
|----|----+----|----+-----+-----|------|----|----+----|----+-----+-----|------| 
"program" "-option"           NULL      "value" "PATH=name"          NULL 

显然，因为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]，指向我们的第一个环境变量“value”的指针。所以：

• 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”；
• 632行：这个路径“value”被传递给 g_find_program_in_path函数，在我们的 PATH 环境变量的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第 632 行的指针s；
• 639行：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。

下面两段话，值得多读几篇，本漏洞的核心：

• 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，那么指向字符串“name/value”的指针将被越界写入envp[0]；

• 如果我们的PATH是“PATH=name=.”，并且如果目录“name=.” 存在并包含一个名为“value”的可执行文件，那么指向字符串“name=./value”的指针将被越界写入envp[0]。

0x4 漏洞利用

利用代码：
https://github.com/berdav/CVE-2021-4034

第639行越界写入后不久，在第702行将完全清除其环境变量。我们需要精心选择一个环境变量进行利用，这里就考验大家的知识广度了，此漏洞很早就被发现，但是成功利用是在最近。

639       argv[n] = path = s;
...
657   for (n = 0; environment_variables_to_save[n] != NULL; n++)
658     
659       const gchar *key = environment_variables_to_save[n];
...
662       value = g_getenv (key);
...
670       if (!validate_environment_variable (key, value))
...
675     
...
702   if (clearenv () != 0)

为了将错误消息打印到stderr，pkexec调用g_printerr函数

88 log_message (gint     level,
89              gboolean print_to_stderr,
90              const    gchar *format,
91              ...)
92 
...
125   if (print_to_stderr)
126     g_printerr ("%s\\n", s);
...
383 validate_environment_variable (const gchar *key,
384                                const gchar *value)
385 
...
406           log_message (LOG_CRIT, TRUE,
407                        "The value for the SHELL variable was not found the /etc/shells file");
408           g_printerr ("\\n"
409                       "This incident has been reported.\\n");

g_printerr函数通常打印UTF-8错误消息，但如果环境变量CHARSET不是UTF-8，它可以在另一个charset中打印消息（注意：CHARSET不是安全敏感的，它不是“不安全”的环境变量）。要将消息从UTF-8转换为另一个字符集，g_printerr函数调用了glibc的函数iconv_open。

要将消息从一个字符集转换为另一个字符集，iconv_open函数执行了小型共享库；通常，这些三胞胎（源字符集、目的字符集和库名称）从默认配置文件/usr/lib/gconv/gconv-modules中读取。环境变量GCONV_PATH可以强制iconv_open函数读取另一个配置文件；当然，GCONV_PATH是“不安全”的环境变量之一（因为它会导致执行任意库），但被ld.so从SUID程序的环境变量中移除。

不幸的是，CVE-2021-4034允许我们将GCONV_PATH重新引入pkexec的环境，并以root用户身份执行我们自己的共享库。

0x5 漏洞修复

去掉pkexec的SUID-root权限就好了

chmod 0755 /usr/bin/pkexec

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