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Linux kernel CVE exploit analysis report and relative debug environment. You don't need to compile Linux kernel and configure your environment anymore.
This repository is to extract all Linux kernel exploit and relative debug environment. You can use Qemu to boot the kernel and test the exploit.
# Eg, test CVE-2017-11176, finally you levate privileges and get the shell
john@john-virtual-machine:~/Desktop/kernel-exploit-factory/CVE-2017-11176$ ./start.sh
chmod: /dev/csaw: No such file or directory
ifconfig: SIOCSIFADDR: No such device
route: SIOCADDRT: No such device
/ $ uname -a
Linux (none) 4.11.9 #1 SMP Sat Feb 20 21:52:39 CST 2021 x86_64 GNU/Linux
/ $ id
uid=1000(chal) gid=1000(chal) groups=1000(chal)
/ $ cd exp
/exp $ ./exp-slab-4119
[*] sk_rmem_alloc > sk_rcvbuf ==> ok
[*] mq_notify start
[*] wake up thread 1
... ...
/exp # id
uid=0(root) gid=0(root)
/exp # - CVE-2015-8550
- CVE-2016-9793
- 4-20-BPF-integer
- CVE-2017-5123
- CVE-2017-6074
- CVE-2017-7308
- CVE-2017-8890
- CVE-2017-11176
- CVE-2017-16995
- CVE-2017-1000112
- CVE-2018-5333
- CVE-2019-9213 & CVE-2019-8956
- CVE-2019-15666
- CVE-2020-8835
- CVE-2020-27194
- CVE-2021-3156
- CVE-2021-31440
- CVE-2021-3490
- CVE-2021-22555
- CVE-2021-41073
- CVE-2021-42008
- CVE-2021-43267
- CVE-2022-0185
- CVE-2022-0847
- CVE-2022-0995
- CVE-2022-1015
- CVE-2022-27666
- CVE-2022-34918
Test version: Linux-4.19.65
Protection: 开启kaslr/SMEP，未开启SMAP。
Vulnerability: gcc 编译优化导致的Double-Fetch漏洞，可直接劫持控制流。
Test version: Linux-4.8.13
Protection: 未开 KASLR/SMAP/SMEP。伪造的skb_shared_info结构在用户空间，显然不能绕过SMAP。
Vulnerability: net/core/sock.c中的 sock_setsockopt() 函数错误处理负值，导致 sk_sndbuf 和 sk_rcvbuf取值为负。调用write时将skb->head和skb->end设置错误，最后调用close释放时会访问用户空间报错。用户空间地址0xfffffed0处伪造skb_shared_info结构，通过skb_shared_info->destructor_arg->callback 劫持控制流。
Test version: Linux-4.20.0-rc3
Protection: 开启SMEP，未开启kaslr/SMAP。
Vulnerability: Linux ebpf 模块中queue_stack_map_alloc()中整数溢出漏洞，导致堆溢出。修改虚表指针劫持控制流到xchg eax, esp。
Test version: Linux 4.14-rc4
Protection: 开启 SMEP / SMAP，关闭KASLR。
Vulnerability: /kernel/exit.c中的waitid的实现，在调用unsafe_put_user()将内核数据拷贝到用户空间地址时，没有调用access_ok()检测用户空间地址的合法性，导致实际可以往内核空间地址拷贝数据。 waitid未检测用户地址合法性 导致 null 任意地址写。可执行0地址shellcode 或 覆盖某猜测范围的cred 来提权。
Test version: Linux-4.9.12
Protection: 开启SMEP/SMAP，关闭kASLR。
Vulnerability: Linux内核IP V6协议簇的DCCP（数据报拥塞控制协议），net/dccp/input.c中的 dccp_rcv_state_process() 函数，在LISTEN状态下错误处理 DCCP_PKT_REQUEST 包数据结构，用户采用IPV6_RECVPKTINFO选项调用setsockopt()时会触发**sk_buff结构的 Double-Free**。利用方式类似CVE-2016-8655。第一次触发漏洞，堆喷伪造po->rx_ring->prb_bdqc->retire_blk_timer结构，执行native_write_cr4(0x406e0)来关闭SMEP/SMAP；第二次触发漏洞，堆喷伪造skb-> ... ->destructor_arg结构，执行commit_creds(prepare_kernel_cred(0))来提权。
Test version: Linux-4.10.6
Protection: 开启 SMEP / SMAP，关闭KASLR。
Vulnerability: net/packet/af_packet.c中的packet_set_ring()函数没有正确检查块size，长度判断条件错误，导致堆溢出，需要CAP_NET_RAW 权限。两次劫持函数指针，先关闭SMEP/SMAP防护，再提权。
Test version: Linux-4.10.15
Protection: 开启SMEP，关闭kASLR、SMAP。
Vulnerability: net/ipv4/inet_connection_sock.c文件中的inet_csk_clone_lock()函数存在Double-Free漏洞。利用Double-Free来篡改RCU的回调函数指针，关闭SMEP并跳转到shellcode来修改cred。
Test version: Linux-4.11.9
Protection: 开启SMEP，关闭kASLR、SMAP。
Vulnerability: Linux内核中的POSIX消息队列的实现，mq_notify()函数没有把sock指针置为null，导致UAF。实际上是由于竞争导致的Double-Free漏洞，但竞态的时间可以无限延长。
Test version: Linux-4.4.110
Protection: 开启SMEP/SMAP/kaslr。
Vulnerability: Linux ebpf 模块整数扩展问题，主要问题是二者寄存器值类型不同，导致check函数和真正的函数的执行方法不一致。本漏洞不包含堆栈攻击或控制流劫持，仅用系统调用数据进行提权，是Data-Oriented Attacks在linux内核上的一个典型应用。
Test version: Linux-4.12.6
Protection: 开启SMEP，关闭SMAP/kaslr。
Vulnerability: net/ipv4/ip_output.c 中的__ip_append_data() 没有保证UDP报文处理的一致性，导致两次send报文时，可从UFO路径切换为non-UFO路径，导致堆溢出。利用时可通过覆盖skb_shared_info->destructor_arg->callback劫持控制流。
Test version: Linux-4.14.13
Protection: 开启SMEP，关闭SMAP/kaslr。
Vulnerability: net/rds/rdma.c中的 rds_cmsg_atomic() 函数中忘记将rm->atomic.op_active置0，导致 rds_atomic_free_op() -> set_page_dirty() 引用page->page_link时发生 null-dereference 漏洞。在0地址伪造结构和函数指针，劫持控制流。
CVE-2019-9213-writeup CVE-2019-8956-writeup
Test version: Linux-4.20.0 32位
Protection: 开启SMEP，关闭SMAP/kaslr。
Vulnerability:
- CVE-2019-9213：
mm/mmap.c中的expand_downwards()对mmap最小地址的检查出错，对错误的task进行了capability检查，导致绕过了mmap_min_addr的限制，逻辑漏洞。利用LD_DEBUG=help /bin/su 1>&%d命令执行write操作，本来应检测exp的cred，结果错误检测了write进程的cred，就将低地址标记为特权可访问。只有32位系统能成功利用漏洞，原因不详。 - CVE-2019-8956：
net/sctp/socket.c中的sctp_sendmsg()函数在处理SCTP_SENDALLflag时出现空指针引用漏洞。结合CVE-2019-9213，绕过mmap_min_addr的限制，可以mmap到低地址0xd4并伪造结构，劫持控制流。
Test version: Ubuntu 18.04（4.15.0-20-generic #21）
Protection: 开启SMEP/SMAP/kaslr。
Vulnerability: net/xfrm/xfrm_user.c中的 verify_newpolicy_info() 错误处理了dir验证，导致__xfrm_policy_unlink()中出现越界访问。漏洞原本是个越界减1，可以利用别的路径来构造UAF，可以往空闲块上的8字节写null。漏洞对象xfrm_policy位于kmalloc-1024，cred结构位于kmalloc-192。首先利用setxattr+userfaultfd在policy0周围都喷射kmalloc-1024堆块，释放policy0后同时释放喷射块，促使该slab释放后被c子进程的cred复用，然后触发UAF 空闲块8字节NULL写来修改cred中的gid/suid，再将当前用户添加到sudoers，即可提权。
Test version: Linux-5.5.0
Protection: 开启SMEP/SMAP/kaslr。
Vulnerability: kernel/bpf/verifier.c没有正确将64位值转换为32位（直接取低32位），发生整数截断，使得BPF代码验证阶段和实际执行阶段不一致，导致越界读写。
Test version: Linux-5.8.14
Protection: 开启SMEP/SMAP/kaslr。
Vulnerability: eBPF验证程序中进行or操作时，scalar32_min_max_or()函数将64位的值赋值到32位的变量上，导致整数截断，进而错误计算了寄存器的范围，从而绕过bpf的检查，导致越界读写。
Test version: Ubuntu 19.04、Sudo 1.8.27
Protection: 开启SMEP/SMAP/kaslr。
Vulnerability: sudo在处理命令行参数时，处理单个反斜杠结尾的命令时，发生逻辑错误，导致堆溢出。
Test version: Linux-5.11
Protection: 开启SMEP/SMAP/kaslr。
Vulnerability: eBPF模块—kernel/bpf/verifier.c的__reg_combine_64_into_32() 函数，寄存器计算错误。利用verifier阶段与实际执行阶段的不一致性，进行越界读写。泄露内核基址、伪造函数表、实现任意读写后篡改本线程的cred。
Test version: Linux-5.11 Linux-5.11.16
Protection: 开启SMEP/SMAP/kaslr。
Vulnerability: eBPF模块—kernel/bpf/verifier.c的按位操作（AND、OR 和 XOR）的 eBPF ALU32 边界跟踪没有正确更新 32 位边界，造成 Linux 内核中的越界读取和写入，从而导致任意代码执行。三个漏洞函数分别是 scalar32_min_max_and() 、scalar32_min_max_or()、scalar32_min_max_xor()。利用verifier阶段与实际执行阶段的不一致性，进行越界读写。泄露内核基址、伪造函数表、实现任意读写后篡改本线程的cred。
Test version: Linux-5.11.14
Protection: 开启KASLR/SMEP/SMAP。
Vulnerability: net/netfilter/x_tables.c 中 Netfilter 模块的ip_tables子模块， 当调用setsockopt()和选项IPT_SO_SET_REPLACE（或 IP6T_SO_SET_REPLACE）时，内核结构需要从32位转换为64位，由于错误计算转换大小，导致在调用 xt_compat_match_from_user() 函数时堆溢出写 0 ，可转化为UAF。攻击者可用于提权，或者从docker、k8s容器（kubernetes）中逃逸。需要CAP_NET_ADMIN权限，或者支持user+network命名空间。
Test version: Linux-5.14.6
Protection: 开启KASLR/SMEP/SMAP。未开启 CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM / CONFIG_SLAB_FREELIST_HARDENED / CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON / CONFIG_MEMCG （默认是开启的）。
Vulnerability: fs/io_uring.c中的loop_rw_iter()函数存在 type confusion漏洞，io_kiocb->rw.addr 既充当内核地址又充当用户地址，但是在loop_rw_iter()函数中递增时没有作区分，导致在读文件时错误将内核地址递增，最后错误将位于可控偏移处的相邻buffer释放掉（kmalloc-32）。利用条件很严格，由于漏洞对象位于 kmalloc-32，所以关闭了 freelist 保护机制；由于 seq_operations 对象采用 GFP_KERNEL_ACCOUNT flag 分配，所以还关闭了 CONFIG_MEMCG* 机制；本漏洞采用篡改eBPF中的 sk_filter->prog 指针并伪造 BPF程序的方式来进行提权，所以还关闭了 CONFIG_BPF_JIT_ALWAYS_ON 配置。
Test version: Linux-5.13.12
Protection: 开启KASLR / SMEP / SMAP / PTI。
Vulnerability: drivers/net/hamradio/6pack.c中 decode_data() 函数存在堆溢出，用户需具备 CAP_NET_ADMIN 权限。sixpack_decode() 可多次调用 decode_data() ，对输入进行解码并保存到 sixpack->cooked_buf ，sixpack->rx_count_cooked成员充当访问 sixpack->cooked_buf 的下标，确定写入解码字节的目标偏移。问题是如果多次调用decode_data()，rx_count_cooked就会一直递增，直到超过 cooked_buf 的长度（400字节），导致越界写。参考Linux内核中利用msg_msg结构实现任意地址读写构造越界读和任意地址写，篡改modprobe_path提权，缺点是得用到userfaultfd，且绕不开 CAP_NET_ADMIN 的槛。
Test version: Linux-5.14.15
Protection: 开启KASLR/SMEP/SMAP。
Vulnerability: 漏洞位于 net/tipc/crypto.c 文件，TIPC（Transparent Inter-Process Communication）集群内通信协议中对 MSG_CRYPTO 类型的消息长度验证出错，导致堆溢出。tipc_crypto_key_rcv() 函数中，TIPC消息（tipc_msg结构）的数据部分指向MSG_CRYPTO消息（tipc_aead_key结构），在分配tipc_aead_key 空间并拷贝 tipc_aead_key->key 时，未校验tipc_aead_key->keylen的有效性，导致拷贝越界。只对TIPC消息的 header size 和 msg size 进行检查，却没有对 MSG_CRYPTO消息的tipc_aead_key->keylen进行检查。利用 elastic object 泄露内核基址，并篡改tty_struct->tty_operations.ioctl 指向任意写gadget （mov QWORD PTR [rdx],rsi），篡改 modprobe_path 提权。
Test version: Linux-5.11.22
Protection: 开启KASLR/SMEP/SMAP。
Vulnerability: 在google kctf 上完成提权，赢得3万美金。内核的 File System Context 模块（文件系统环境）的fs/fs_context.c文件中存在整数溢出导致堆溢出。攻击者必须具备 CAP_SYS_ADMIN 权限，或者使用命名空间或者使用unshare(CLONE_NEWNS|CLONE_NEWUSER) （等同于命令$ unshare -Urm）来进入含有CAP_SYS_ADMIN权限的命名空间。两种方法利用，一是利用 FUSE（相当于userfault）构造任意地址写，修改 modprobe_path，二是利用 msg_msg 构造任意释放，再构造ROP提权。
Test version: Linux-5.16.10
Protection: 开启KASLR/SMEP/SMAP。
Vulnerability: DirtyPipe漏洞。splice调用将包含文件的页面缓存（page cache），链接到pipe的环形缓冲区 pipe_buffer 时，copy_page_to_iter_pipe() 和 push_pipe() 函数都没有将 pipe_buffer -> flag 成员初始化（变量未初始化漏洞）。由于没有清除 PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE 属性，导致后续进行 pipe_write() 时误以为write操作可合并，从而将非法数据写入了文件页面缓存（重启可复原），导致任意文件覆盖漏洞。该漏洞能写任意文件的page cache，提权方法是修改/etc/passwd的page cache，短时间内所有访问该文件的进程都将访问到被篡改的文件缓存页。
Test version: Linux-5.11.22
Protection: 开启KASLR/SMEP/SMAP。
Vulnerability: watch_queue 事件通知子系统存在堆溢出，漏洞函数是watch_queue_set_filter()。内核会对用户传入的 watch_notification_type_filter 类型的 filter 进行两次有效性检查，第1次检查是为了确定分配的内存大小，第2次是为了将用户filter 存入该内存。但是两次检查不一致，导致分配空间过小，可溢出存入更多的 filter。可以利用第2次溢出，对相邻的堆块特定bit位置1，接下来的利用方法和 CVE-2021-22555 一样。
Test version: Linux-5.17
Protection: 开启KASLR/SMEP/SMAP。
Vulnerability: nftables模块中，nft_parse_register_load() 和 nft_parse_register_store() 函数没有限制传入的寄存器下标范围，导致整数溢出（能够通过范围校验），从而触发栈溢出越界读写。漏洞利用时，需从中断上下文中返回到用户态，需要利用 __do_softirq() 函数的末尾完美返回到syscall的上下文，然后调用 switch_task_namespaces(current, &init_nsproxy) 和 commit_cred(&init_cred) 提权。
Test version: Linux-5.16.14
Protection: 开启KASLR/SMEP/SMAP。
Vulnerability: 在PWN2OWN比赛上，完成对Ubuntu 21.10 的提权。内核的 esp6 crypto 模块，接收缓冲区是 8-page，但发送者可以发送大于 8-page 的数据，由 null_skcipher_crypt() 函数导致页溢出。总体采用页喷射技术，首先利用 user_key_payload 弹性对象泄露 msg_msg->next，然后利用 msg_msg 来泄露 seq_operations->start 内核地址，最后利用 msg_msg 和 FUSE页错误处理构造任意写，来篡改 modprobe_path 提权。
Test version: Linux-5.17.15
Protection: 开启KASLR/SMEP/SMAP。
Vulnerability: nftables模块中，nft_set_elem_init() 函数存在堆溢出，溢出长度可达 64-16=48字节，漏洞对象可以位于 kmalloc-{64,96,128,192}（本文利用时选取 kmalloc-64 漏洞对象）。漏洞利用——首先构造堆布局 vul_obj -> user_key_payload -> percpu_ref_data，溢出篡改 user_key_payload->datalen 为 0xffff，以泄露出 percpu_ref_data->release 内核基址和 percpu_ref_data->ref physmap基址；然后构造堆布局 vul_obj -> simple_xattr，溢出篡改 simple_xattr->list 链表，利用这个有限制的任意写将 modprobe_path 从 /sbin/modprobe 修改为 /tmp/xxxxprobe 来提权（从链表中移除xattr时触发该任意写）。该任意写的前提条件是需要泄露 physmap 地址，percpu_ref_data / shm_file_data 都既包含内核基址又包含physmap地址。