CVE-2017-1081_FreeBSD_ipfilter_UAF

FreeBSD ipfilter use-after-free 취약점

해당 글은 xorl %eax %eax의 취약점 분석 포스팅을 참고하여 작성하였습니다.

FreeBSD의 ipfilter에서 Use-After-Free 취약점(CVE-2017-1081)이 발생하였다.

sys/contrib/ipfilter/netinet/ip_frag.c

static ipfr_t *
ipfr_frag_new(softc, softf, fin, pass, table
#ifdef USE_MUTEXES
, lock
#endif
)
    ...
    ipfr_t *fra, frag, *fran;
    ...
    /*
     * 가능한 경우 메모리를 할당하고, 실패 시 기록 후 NULL 반환
     */
    KMALLOC(fran, ipfr_t *);
    if (fran == NULL) {
        FBUMPD(ifs_nomem);
        return NULL;
    }
    ...
    /*
     * 이미 존재하지 않는 지 확인
     */
    for (fra = table[idx]; (fra != NULL); fra = fra->ipfr_hnext)
        if (!bcmp((char *)&frag.ipfr_ifp, (char *)&fra->ipfr_ifp,
              IPFR_CMPSZ)) {
            RWLOCK_EXIT(lock);
            FBUMPD(ifs_exists);
            KFREE(fra);
            return NULL;
        }

    fra = fran;
    fran = NULL;
    fr = fin->fin_fr;
    fra->ipfr_rule = fr;
    if (fr != NULL) {
        MUTEX_ENTER(&fr->fr_lock);
        fr->fr_ref++;
        MUTEX_EXIT(&fr->fr_lock);
    }
    ...
}

ipfr_frag_new() 함수는 캐시의 새로운 단편화 패킷을 처리하는 함수이다. for문을 유의하여 코드를 살펴보자. 먼저 fra에 저장된 패킷이 해시 테이블(frag 포인터)에 이미 저장되어 있는지 bcmp() 함수를 이용하여 확인한다. 만약 저장되어 있지 않다면 fra를 할당한 메모리 fran으로 업데이트하고 새로운 패킷을 저장한다. 만약 이미 테이블에 존재한다면 fra를 lock, free 시키고 NULL을 반환한다. 알아차리기 어렵지만 여기에는 fran(사용되지 않은 커널 버퍼)을 해제하지 않고 처리해야할 패킷을 가리키는 fra 해제하는 논리적 결함을 존재한다. 패치된 코드는 간단하다.

int bcmp(const void *s1, const void *s2, size_t n);
s1과 s2의 메모리 영역을 n 바이트 만큼 비교하는 함수로 동일한 경우 0을 리턴, s1[idx]이 s2[idx] 값보다 작다면 0보다 작은 값을 리턴, s1[idx]이 s2[idx]보다 크다면 0보다 큰 값을 리턴한다.

            RWLOCK_EXIT(lock);
            FBUMPD(ifs_exists);
-           KFREE(fra);
+           KFREE(fran);
            return NULL;

해제된 fra에 접근할 수 있는 몇 가지 코드 경로가 존재한다. 그 중 하나는 단편화 캐시에서 필터 결과와 요청된 패킷의 항목을 검토하기 위해 사용되는 ipf_fag_lookup() 함수가 있다. 이로 인해 어떤 문제가 발생하는 지 살펴보자.

static ipfr_t *
ipf_frag_lookup(softc, softf, fin, table
#ifdef USE_MUTEXES
, lock
#endif
)
    ipf_main_softc_t *softc;
    ipf_frag_softc_t *softf;
    fr_info_t *fin;
    ipfr_t *table[];
#ifdef USE_MUTEXES
    ipfrwlock_t *lock;
#endif
{
    ...
    /*
     * 테이블 데이터 양만 확인 
     */
    for (f = table[idx]; f; f = f->ipfr_hnext) {
    ...
    return NULL;
}

두 번째 코드 경로로 sys/contrib/ipfilter/netinet/fil.c에 위치한 ipf_slowtimer() 함수는 Use-After-Free 취약점이 유발된다. 이 함수는 천천히 단편화 패킷을 만료하기 위해서 사용된다.

void
ipf_slowtimer(softc)
    ipf_main_softc_t *softc;
{

    ipf_token_expire(softc);
    ipf_frag_expire(softc);
    ipf_state_expire(softc);
    ipf_nat_expire(softc);
    ipf_auth_expire(softc);
    ipf_lookup_expire(softc);
    ipf_rule_expire(softc);
    ipf_sync_expire(softc);
    softc->ipf_ticks++;
#   if defined(__OpenBSD__)
    timeout_add(&ipf_slowtimer_ch, hz/2);
#   endif
}

이 취약점이 흥미로운 점은 단편화 캐시 테이블에서 항목을 만료시키도록 설계된 ipf_frag_expire() 함수에 있다. ipf_frag_expire() 함수는 내부에서 ipf_frag_delete() 루틴을 사용한다.

static void
ipf_frag_delete(softc, fra, tail)
    ipf_main_softc_t *softc;
    ipfr_t *fra, ***tail;
{
    ipf_frag_softc_t *softf = softc->ipf_frag_soft;

    if (fra->ipfr_next)
        fra->ipfr_next->ipfr_prev = fra->ipfr_prev;
    *fra->ipfr_prev = fra->ipfr_next;
    if (*tail == &fra->ipfr_next)
        *tail = fra->ipfr_prev;

    if (fra->ipfr_hnext)
        fra->ipfr_hnext->ipfr_hprev = fra->ipfr_hprev;
    *fra->ipfr_hprev = fra->ipfr_hnext;

    if (fra->ipfr_rule != NULL) {
        (void) ipf_derefrule(softc, &fra->ipfr_rule);
    }

    if (fra->ipfr_ref <= 0)
        ipf_frag_free(softf, fra);
}

ipfr_frag_new() 함수에서 논리 결함으로 인해 이미 해제된 항목을 삭제하려고 시도할 수 있다.