Redis CVE-2015-4335 分析

1. 漏洞分析

利用到的漏洞分别为 OP_FORPREP/OP_FORLOOPOP_CLOSURE 中的类型混淆,这里以 Redis 2.8.20 版本进行分析。

1) OP_FORPREP/OP_FORLOOP

lua 中对 for 循环生成的字节码如下:

可以看到 for 循环是由 FORPREPFORLOOP 两条指令组合而来,对应的源码是 deps/lua/src/lvm.c line 654-680:

OP_FORPREP 中,lua 对参数进行类型检查,判断是否为 number 类型,不是则触发错误;然而在 OP_FORLOOP 中,因已做过类型检查,便假定参数为 number 类型,并对其执行 idx = idx + step 操作,这导致任意类型到 number 类型的混淆。

如下修改字节码中的 FORPREP 指令(\96%z%z\128)为 JMP 指令(\22\0\0\128),跳过 OP_FORPREP 中的类型检查,直接进入 OP_FORLOOP

测试如下:

2) OP_CLOSURE

CLOSURE 指令的处理位于 deps/lua/src/lvm.c line 723-742:

line 731-737 是对闭包的处理,具体为在 CLOSURE 指令后后生成对应的 MOVE 指令,MOVE 指令的第二个参数为闭包变量引用。正常情况下引用只能指向当前栈桢中的局部变量,但通过修改字节码,可以将其指向至任意位置。

如上,通过修改 (\100%z%z%z)....(MOVE 0 0)为 %1\0\0\0\1(MOVE 0 2),将 middle 函数中的 magic 引用指向 middle 函数自身(R2),所以输出的结果为 middle 函数。

对函数调用的处理位于 deps/lua/src/lvm.c line 586-606:

对函数返回的处理位于 deps/lua/src/lvm.c line 382-390:

line 385 将 L->ci->func(当前函数指针)转换为 Closure 指针,由上文可知,通过修改字节码可以将闭包变量引用指向当前函数指针,导致任意类型到 Closure 类型的混淆。

基于此,结合 number 类型混淆,可以做任意地址读/写:

结尾处修改字节码,将 middle/inner 函数中的 magic 引用指向 middle 函数;inner 函数中将 magic 赋值为字符串,这使得 middle 函数中的当前函数指针将被混淆为该字符串,函数返回; middle 函数中读取闭包变量 magic,读取闭包变量对应的源码为deps/lua/src/lvm.c line 427-431:

其实际上是去当前函数指针的 upvals 字段中获取相应引用,而当前函数指针已被混淆为字符串,对应的 upvals 字段可控。

TString 类型与 Closure 类型的结构如下:

变量 upval 为字符串,as_double(upval) 获取其 TString 指针,偏移 24 获取到 upval->str 地址,也就是说 cl->pcl->upvals[0] 都指向输入的字符串 "commonhead16bits" .. p32(lo) .. p32(hi)

UpVal 结构如下:

所以 cl->upvals[0]->v 指向构造的指针 p32(lo) .. p32(hi),也即为 addr

以上,便将任意地址的前 8 字节读取出来,写操作也是同理,只需要在 middle 函数中对 magic 赋值,需注意的是写操作实际会写入 8 字节数值及 4 字节 tt 类型:

deps/lua/src/lvm.c line 451-456:

deps/lua/src/lobject.h line 161-164:

测试如下:

2. 漏洞利用

具备任意地址读/写能力后是一定可以做代码执行的,目前想到如下两种方案。

1) 覆写 CClosure->f

在 lua 中可以使用 coroutine.wrap 创建 C 函数闭包对象 CClosure,其结构如下:

CClosure->f 指向函数指针,调用其对应的源码为 deps/lua/src/ldo.c 307-326:

2) 覆写 got

Linux PWN 常规思路,通过 DynELF 解析Binary,进一步解析 libc,获取 system 地址并覆写至 fputs.got;在 lua 中调用 print("id") 即可执行命令。

3. 漏洞修复

两个漏洞都是因为加载字节码导致的,Redis 中的修复简单粗暴,直接干掉了字节码加载:https://github.com/antirez/redis/commit/49efe300af258e83f377cd8142d2c67d66fc2e3a

4. 参考