Linux内核AF_VSOCK套接字条件竞争误差（CVE-2021-26708）剖析
宣布时间 2021-03-10误差配景
近期，，，，，，外洋清静研究职员在oss-security上披露了一个AF_VSOCK套接字条件竞争高危误差CVE-2021-26708（CNVD-2021-10822、CNNVD-202102-529）。。。。。 。 。凭证披露细节，，，，，，该误差是由于过失加锁导致，，，，，，可以在低权限下触发并自动加载易受攻击驱动模�？？？？？？榻ㄉ鐰F_VSOCK套接字，，，，，，进而导致外地权限提升。。。。。 。 。该误差补丁已经合并到Linux内核主线中。。。。。 。 。
VSOCK先容和架构
VSOCK先容
VM套接字最早是由Vmware开发并提交到Linux内核主线中。。。。。 。 。VM套接字允许虚拟机与虚拟机治理程序之间举行通讯。。。。。 。 。虚拟机和主机上的用户级应用程序都可以使用VM 套接字API，，，，，，从而增进guest虚拟机与其host之间的快速有用通讯。。。。。 。 。该机制提供了一个vsock套接字地点系列及其vmci传输，，，，，，旨在与接口级别的UDP和TCP兼容。。。。。 。 。VSOCK机制随即获得Linux社区的响应，，，，，，Redhat在VSOCK中为vsock添加了virtio传输，，，，，，QEMU/KVM虚拟机治理提供支持，，，，，，Microsoft添加了HyperV传输。。。。。 。 。
VSOCK架构
VM套接字与其他套接字类型类似，，，，，，例如Berkeley UNIX套接字接口。。。。。 。 。VM套接字模�？？？？？？橹С置嫦蚺牧魈捉幼郑ɡ鏣CP）和无毗连数据报套接字（例如UDP）。。。。。 。 。VM套接字协议系列界说为“AF_VSOCK”，，，，，，并且套接字操作分为SOCK_DGRAM和SOCK_STREAM。。。。。 。 。如下图所示：
VSOCK支持socket API。。。。。 。 。AF_SOCK地点簇包括两个要素：CID和port。。。。。 。 。CID为ContextIdentifier，，，，，，上下文标识符；；；port为端口。。。。。 。 。TCP/IP应用程序险些不需要更改就可以适配，，，，，，每一个地点体现为
Transport凭证传输偏向分为两种（以SOCK_STREAM类型为例），，，，，，一种为G2H transport，，，，，，体现guest到host的传输类型，，，，，，运行在guest中。。。。。 。 。另一种为H2G transport，，，，，，体现host到guest的传输类型。。。。。 。 。以QEMU/KVM传输为例，，，，，，如下图所示：
该传输提供套接字层接口的驱动分为两个部分：一个是运行在guest中的virtio-transport，，，，，，用于配合guest举行数据传输；；；另一个是运行在host中的vhost-transport，，，，，，用于配合host举行数据传输。。。。。 。 。VSOCK transport还提供多传输通道模式，，，，，，该功效是为了支持嵌套虚拟机中的VSOCK功效。。。。。 。 。如下图所示：
支持L1虚拟机同时加载H2G和G2H两个传输通道，，，，，，此时L1虚拟机即是host也是guest，，，，，，通过H2G传输通道和L2嵌套虚拟机通讯，，，，，，通过G2H传输通道和L0 host通讯。。。。。 。 。VSOCK transport还支持外地环回传输通道模式，，，，，，不需要有虚拟机。。。。。 。 。如下图所示：
该模式用于测试和调试，，，，，，由vsock-loopback提供支持，，，，，，并对地点簇中的CID举行了分类，，，，，，包括两种类型：一种是VMADDR_CID_LOCAL，，，，，，体现外地环回；；；一种为VMADDR_CID_HOST，，，，，，体现H2G传输通道加载，，，，，，G2H传输通道未加载。。。。。 。 。
误差剖析与触发历程
误差剖析
该误差触发缘故原由是过失加锁导致条件竞争，，，，，，凭证补丁可知，，，，，，保存多处过失加锁，，，，，，这里以vsock_stream_setsockopt()函数补丁为例，，，，，，如下图所示：
补丁很精练，，，，，，将第1564行代码移动到第1571行，，，，，，中心就隔着第1569行代码：lock_sock(sk)。。。。。 。 。加锁前，，，，，，vsk->transport已经赋值到transport变量中，，，，，，这里爆发了一个引用，，，，，，然后才举行lock_sock(sk)将sk锁定。。。。。 。 。可是vsk->transport会在多处被挪用甚至被释放，，，，，，这就有可能通过条件竞争造成Use After Free。。。。。 。 。
触发历程
首先找到修改或释放vsk->transport的挪用路径，，，，，，来看要害函数vsock_assign_transport()的实现。。。。。 。 。关于多传输模式，，，，，，该函数用于凭证差别CID分派差别的传输通道。。。。。 。 。实现代码如下图所示：
凭证sk->sk_type分为SOCK_DGRAM和SOCK_STREAM，，，，，，在SOCK_STREAM中，，，，，，分为三种传输通道。。。。。 。 。这里可以通过将CID设置为外地环回模式，，，，，，获得transport_local传输通道。。。。。 。 。接下来如下图所示：
若是vsk->transport不为空，，，，，，则进入if语句。。。。。 。 。先判断vsk->transport是否即是new_transport，，，，，，若是即是直接返回，，，，，，在触发历程中，，，，，，要包管能走到vsock_deassign_transport()函数，，，，，，该函数是析构函数，，，，，，用于释放transport。。。。。 。 。如下代码所示：
行411，，，，，，挪用vsk->transport->destruct()，，，，，，要明确使用transport类型，，，，，，前文已经确定使用transport_local。。。。。 。 。Transport_local为全局变量，，，，，，会在vsock_core_register()函数中被初始化。。。。。 。 。该函数被挪用情形如下图所示：
*_init()函数用来初始化transport的回调函数，，，，，，凭证第二部分先容，，，，，，vhost_vsock_init()、virtio_vsock_init()和vsock_loopback_init()函数为QEMU/KVM情形下的支持函数。。。。。 。 。我们发明transport->destruct()函数的最后实现都是统一个函数。。。。。 。 。如下图所示：
该destruct()函数释放vsk->trans，，，，，，如下图所示：
而vsk->trans指针是指向transport的。。。。。 。 。结构体vsock_sock界说如下所示：
最终可以结构一个释放transport的函数路径为：vsock_stream_connect-> vsock_assign_transport->virtio_transport_destrcut。。。。。 。 。
找到了释放路径，，，，，，下一步找使用路径，，，，，，virtio_transport_notify_buffer_size()函数会使用transport。。。。。 。 。如下图所示：
第492行，，，，，，通过vsk->trans获取指向transport的指针，，，，，，第497行，，，，，，解引用vvs指针，，，，，，对vvs->buf_alloc举行赋值。。。。。 。 。而挪用virtio_transport_notify_buffer_size()函数最终会被vsock_stream_setsockopt()函数挪用。。。。。 。 。最终可以结构一个使用transport的函数路径为：vsock_stream_setsockopt-> vsock_update_buffer_size->virtio_transport_notify_buffer_size。。。。。 。 。
接下来就是营造一个抢锁的条件竞争情形，，，，，，很显着必需是connect()系统挪用先抢到锁对transport举行释放，，，，，，然后再挪用setsockopt()才华触发误差。。。。。 。 。有开发职员提出使用userfaultfd机制先将lock_sock锁定，，，，，，然后在去释放锁，，，，，，举行条件竞争。。。。。 。 。误差触发历程如下图所示：
蓝框中是connect()挪用历程，，，，，，最后挪用virtio_transport_destruct()函数释放vsk->trans。。。。。 。 。红框中是setsockopt()挪用历程，，，，，，挪用virtio_transport_notify_buffer_size()函数使用vvs，，，，，，该值是0xffff888107a74500，，，，，，在0xffff888107a74500+0x28处会写入4字节。。。。。 。 。
参考链接：
[1]https://github.com/torvalds/linux/commit/d021c344051af91f42c5ba9fdedc176740cbd238
[2]https://static.sched.com/hosted_files/devconfcz2020a/b1/DevConf.CZ_2020_vsock_v1.1.pdf
[3]https://github.com/jordan9001/vsock_poc
[4]https://terenceli.github.io/%E6%8A%80%E6%9C%AF/2020/04/18/vsock-internals
百乐博起劲防御实验室（ADLab）
ADLab建设于1999年，，，，，，是中国清静行业最早建设的攻防手艺研究实验室之一，，，，，，微软MAPP妄想焦点成员，，，，，，“黑雀攻击”看法首推者。。。。。 。 。阻止现在，，，，，，ADLab已通过CVE累计宣布清静误差近1100个，，，，，，通过 CNVD/CNNVD累计宣布清静误差1000余个，，，，，，一连坚持国际网络清静领域一流水准。。。。。 。 。实验室研究偏向涵盖操作系统与应用系统清静研究、智能终端清静研究、物联网智能装备清静研究、Web清静研究、工控系统清静研究、云清静研究。。。。。 。 。研究效果应用于产品焦点手艺研究、国家重点科技项目攻关、专业清静效劳等。。。。。 。 。
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