MikroTik RouterOS < 6.38.4 (x86) 远程代码执行漏洞分析


文章目录
  1. 1. 前言
  2. 2. 漏洞分析
  3. 3. exploit分析

前言

《Vault 7》是由维基解密从2017年3月7日开始,发布的一系列文件。其中详细描述了美国中央情报局(Central Intelligence Agency)执行电子监视和网络战的细节活动和能力。Chimay Red是Vault 7中泄漏的CIA Hacking Tools中包含的一个用于exploit运行Router OS的MikroTik(MT) 路由器的一个工具,此工具可用来向MT路由器上传HIVE(Vault7中泄漏出的一个CIA远程控制工具)或者shellcode等payload。Vault7泄露的文档中只包含了工具的使用手册,但此工具并未公开。BigNerd95在github上的Chiamy Red项目根据RouterOS的补丁对Chimay Red中使用的漏洞进行了揭露并给出了poc。

此文档主要是对BigNerd95的Chiamy Red项目中使用的 Stack Clash Remote Code Execution漏洞及给出的exp进行细节分析。 环境搭建及使用的漏洞具体可参考这里。此漏洞存在于RouterOS 6.38.4版本以下,在6.38.5版本中被修补。

漏洞分析

从BigNerd95给出的文档中,我们可以知道此漏洞存在于www二进制文件中的Request::readPostData函数中。我们可以使用Chiamy Red项目中的getROSbin.py工具从RouterOS镜像中提取www二进制文件,命令如下:
$ ./tools/getROSbin.py 6.38.4 x86 /nova/bin/www www_binary
使用IDA查看Request::readPostData函数 :1

可以看到,该函数先使用Headers::getHeader函数获取content_length字段的值,然后并未对值进行判断就传入了alloca函数,随后使用istream:read函数将content_len_velue长度的数据读取到了当前函数的栈帧中。

alloca函数具体进行的操作如下图:
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alloca函数将content_len_velue进行对齐之后,在当前栈帧上分配了对应大小的空间,这将允许我们直接控制当前栈帧的栈顶位置。

如果我们传入content_length的值为2147483648[-2147483648]到4294967295[-1]之间的任意值,则栈顶指针将不是向上增长而是向下移动指向已使用的栈区位置,然后istream::read会从socket读取content_len_velue长度的数据到当前栈顶指定的缓冲区内,这将引起栈粉碎。并且由于istream::read的第二个参数类型为uint,istream::read会读取至少2147483648字节的数据到栈上,这很明显会超出当前栈底,在istream::read函数返回之前生成一个SEGFAULT错误。现在看来这似乎是一个不可执行代码的漏洞,那么如何才能达到代码执行的目的呢?
可以先看一下Chiamy Red项目中的exp是怎么写的。如下图,先创建两个socket,分别向两个socket发送了指定了content_length的post header数据,并向s1发送了n个‘A’和payload,然后将s2关闭。从注释也可看出,其利用方式和线程栈有关。

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再来看看Request::readPostData函数是在哪里被调用的,使用IDA查看Request::readPostData的交叉引用发现www中没有引用此函数的位置。现在我们动态调试下,看看此函数在哪里被调用。telnet连接上RouterOS,把RouterOS的ALSR保护关闭掉,然后kill掉www进程之后系统会自动重启www程序(以下所有图片为多次调试www程序所截图像,所以进程号会有所不同,但并不影响我们的分析)

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使用gdbserver附加到www进程上,使用gdb远程调试。

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我们把断点下在调用alloca函数处

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然后使用Chiamy Red项目中的exp把payload打到目标上

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可以看到有两个新线程被创建,并且在线程2中触发了断点,说明Request::readPostData函数是在新线程中被调用的,并且栈顶寄存器指向0x77d86180

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我们看一下0x77d86180在内存空间的哪个位置

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可以看到0x77d86180并不位于进程内存空间的栈区,而是位于库文件加载区域中的一段空闲内存空间中,并且我们可以计算出分配给线程2的线程栈内存大小为0x77d87000-0x77d68000=0x1f000=124kb,继续运行www发现在线程3中断点又被触发了一次,且此次的栈顶寄存器指向0x77d66180,可以看到线程3的线程栈位于线程2的线程栈的上方且大小同为0x77d67000-0x77d48000=0x1f000=124kb,中间相隔0x77d68000-0x77d67000=0x1000=4kb的保护区。

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现在线程栈在内存空间中的布局清楚了。现在从新开启调试,在alloca调用处下断点,continue并且重新打上payload,程序中断在线程2的alloca调用处,向下单步3条指令

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此时线程3中的断点被触发,并且调试线程切换到了线程3,因为我们现在要调试线程2,所以先把线程3暂停,设置gdb的调度器锁到on状态,然后切换回线程2继续调试

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单步到sub %eax,%esp指令处查看当前esp的值为0x77d86180,对照进程的内存空间布局,可以看到现在esp依然指向线程2的线程栈内,单步步过sub指令,然后再次查看esp的值为0x77d5d170,现在esp已经指向线程3的线程栈内了
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继续向下运行到istream::read函数调用处,查看栈中函数的参数,可以看到read函数会读取0x29000字节的数据到0x77d5d170处,正好是刚才alloca函数调整过的栈顶位置 0x77d5d170

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继续单步步过read函数,重新查看0x77d5d170处有什么数据,发现此位置的数据并没有更新,read函数读取失败了,我们先把这个问题暂时放在这里,继续我们下面的调试,因为我们主要关注地址偏移量

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查看下exp脚本都向s1发送了什么数据,注意到发往s1的数据部分是分两次发送的,两次发送期间向s2发送了构造的http头,现在我们来计算一下向s1发送了n个‘A’之后,read函数会读取到多少个‘A’,由脚本的宏定义可以计算出SKIP_SPACE-ALIGN_SIZE-ADDRESS_SIZE=0xfec,read函数在读取0xfec个‘A’之后,edi寄存器指向的位置在0x77d5d170+0xfec=0x77d5e15c,注意read再往后读取的数据就是shellcode了,就是说0x77d5e15c是shellcode的起始位置,并且此位置位于线程3的线程栈内

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现在切换到线程3,继续调试,看看0x77d5e15c在线程3的线程栈中扮演了什么角色

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线程3的栈顶在经过调整之后指向0x77d5e170处,此处已经离0x77d5e15c不远了。继续运行到read函数的调用处,查看栈中的数据,发现此时栈顶指针指向0x77d5e160处,离0x77d5e15c只有四个字节,在调用call read指令后将read函数的返回地址存储到0x77d5e15c的位置,刚才分析到0x77d5e15c是shellcode的起始地址,此处可以劫持read函数的返回地址达到任意代码执行的目的。由于线程3的read函数会向0x77d5e170处写入数据,此处内存空间也是存储shellcode的空间,因此,不能向s2发送任何数据http协议的数据部分,否则将会赋盖shellcode,Chiamy Red项目中exp的作者使用close(s2)的方式来让线程3中的read函数返回,以运行shellcode。

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关于调试过程中出现的read函数读取失败的问题,可能是由于中断的时间太长导致socket超时引起的,直接把断点下在read函数调用下面,直接run至断点处,就能看到read函数读取成功了。

exploit分析

最后正向梳理下exp作者的利用思路。传入负值可以复写当前线程栈的函数返回地址,但由于read函数的第二个参数类型为uint,写入内存的长度超长会在read函数返回之前就引发段错误导致程序异常退出;由于线程栈内存段是相邻的,且同一进程中的所有线程共享资源,那么可以赋写其他线程栈的函数返回地址,因为alloca函数可以分配栈空间,先通过content_length参数在线程2的线程栈上分配出容纳shellcode的内存空间,然后确定read函数的返回地址的存储位置ADDR,利用content_length调整线程1的线程栈栈顶寄存器指向ADDR之后的地址,然后使用‘A’作填充,使shellcode正好覆盖到ADDR处存储的返回地址达到任意代码执行的目的。