2019-2020-11 20199317 《Linux内核原理与分析》 第十一周作业

ShellShock 攻击实验

1  ShellShock 简介

     Shellshock，又称Bashdoor，是在Unix中广泛使用的Bash shell中的一个安全漏洞，首次于2014年9月24日公开。许多互联网守护进程，如网页服务器，使用bash来处理某些命令，从而允许攻击者在易受攻击的Bash版本上执行任意代码。这可使攻击者在未授权的情况下访问计算机系统。

2  实验目的

在本实验中，学生需要亲手重现攻击来理解该漏洞，并回答一些问题。

3  实验前的准备工作

3.1  环境搭建

      以root权限安装4.1版bash（4.2版本以上的漏洞已经被堵上了） bash4.1 原来的下载地址是 http://ftp/gnu.org/gnu/bash/bash-4.1.tar.gz ，为了加快速度，我们这里使用下面的下载地址 http://labfile.oss.aliyuncs.com/bash-4.1.tar.gz

下载：

安装：

链接：

到这里就安装完了，接下来检测是否存在shellshock漏洞。

输出vulnerable的话,说明bash有漏洞。

上面的这个命令分为了两部分：

后面是 bash -c "echo this is a test" ，功能用bash执行后面的字符串中的命令，也就是把引号中的内容当成一个bash脚本来执行。

前面 env x='() { :; }; echo vulnerable' 是定义了带有环境变量 x 的临时环境，放在最前面的语法含义是，在这个环境中执行后面的脚本。这一整句是一条设置环境系统的语句，按理来说，它的功能只是执行系统环境变量的功能。这条语句中的 “ echo vulnerable ” 是一条打印语句，理论上不应该出现在环境变量设置里面，就算出现了也不应该执行的。表示打印 “ vulnerable ” 这个字符的意思。理论上，这句命令是不应该被执行的，如果被执行了，就意味着有漏洞。入侵者可以把”echo XXXXXX“ 这句命令，换成其他的shell命令，从而做一些不被允许的事情。

env 一般还可以省略。也就等价于:

export x='() { :; }; echo vulnerable'
bash -c "echo this is a test"

注：冒号:的含义是pass，也就是什么都不做。

Bash把 x 定义中的内容当成了Shell命令来执行了。

现在一切就绪，进入下一步吧。

1.2  预备知识

了解bash自定义函数，只需要函数名就能够调用该函数。

这个时候的Bash的环境变量：KEY = foo      VALUE = () { echo bar; }

来看看ShellShock漏洞的真身：

为什么调用bash的时候输出Hello World了呢？瞧瞧他内部的情况：KEY = foo        VALUE = () { :; }; echo Hello World

这里同理，我们函数定义后面的内容意外的被执行了。所以，问题就在于Bash对于环境变量中的函数定义的转换是有漏洞的：  Bash可以把foo 的函数体 export到环境变量里面，就是把函数的代码当成了环境变量存下来的。启动Bash的时候，它不但会导入这个函数，而且也会把函数定义后面的命令执行。

注意：在环境变量中定义函数的命令时，() 后面和 { 之间的空格是必须的，否则Bash不会认为它是一个函数。

3  攻击Set-UID程序  

本实验中，我们通过攻击Set-UID程序来获得root权限。

我们知道system()函数将调用"/bin/sh -c" 来运行指定的命令, 这也意味着 /bin/bash 会被调用，你能够利用shellshock漏洞来获取权限么？ 首先，确保安装了带有漏洞的bash版本，并让 /bin/sh 指向 /bin/bash。

在 /home/shiyanlou 目录下新建一个 shock.c 文件：

按 I 键切换到插入模式，再输入如下内容：

编译这段代码，并设置其为Set-UID程序，保证它的所有者是root。

我们注意到这里使用了 setuid(geteuid()) 来使real uid = effective uid ，这在Set-UID程序中不是普遍现象，但它确实有时会发生。

直接执行shock文件：

可以看到执行的是shock.c里的代码。

以下是加了“ export foo='() { :; }; bash' ”之后，运行shock文件的结果：

可以看到转换成 root 权限模式了，并且shock.c里的 “/bin/ls -l”没有执行。

假如这段代码不具有root权限，看看结果：

执行了是shock.c里的“/bin/ls -l”命令。

这里就能得出，export foo='() { :; }; bash' 这条语句，把 foo 的函数体 export到环境变量里面，就是把函数的代码当成了环境变量存下来的。一旦运行一个具有 root 权限的可执行文件，就会触发shellshock漏洞，如果一个文件不具有root权限，就不能触发shellshock漏洞。

如果 setuid(geteuid()) 语句被去掉了，再试试看攻击，我们还能够拿到权限么？

失败了！这就说明如果 real uid 和 effective uid 相同的话，定义在环境变量中的内容在该程序内有效，那样shellshock漏洞就能够被利用了。但是如果两个 uid 不同的话，环境变量失效，就无法发动攻击了，这可以从 bash的源代码中得到印证（variables.c,在308到369行之间）请指出是哪一行导致了这样的不同，并说明bash这样设计的原因。

这里给出部分代码

/* Initialize the shell variables from the current environment.
   If PRIVMODE is nonzero, don't import functions from ENV or
   parse $SHELLOPTS. */
void
initialize_shell_variables (env, privmode)
     char **env;
     int privmode;
{
  char *name, *string, *temp_string;
  int c, char_index, string_index, string_length;
  SHELL_VAR *temp_var;

  create_variable_tables ();

  for (string_index = ; string = env[string_index++]; )
    {

      char_index = ;
      name = string;
      while ((c = *string++) && c != '=')
  ;
      if (string[-] == '=')
  char_index = string - name - ;

      /* If there are weird things in the environment, like `=xxx' or a
   string without an `=', just skip them. */
      if (char_index == )
  continue;

      /* ASSERT(name[char_index] == '=') */
      name[char_index] = '\0';
      /* Now, name = env variable name, string = env variable value, and
   char_index == strlen (name) */

      temp_var = (SHELL_VAR *)NULL;

      /* If exported function, define it now.  Don't import functions from
   the environment in privileged mode. */
      if (privmode ==  && read_but_dont_execute ==  && STREQN ("() {", string, ))
  {
    string_length = strlen (string);
    temp_string = (char *)xmalloc ( + string_length + char_index);

    strcpy (temp_string, name);
    temp_string[char_index] = ' ';
    strcpy (temp_string + char_index + , string);

    parse_and_execute (temp_string, name, SEVAL_NONINT|SEVAL_NOHIST);

    /* Ancient backwards compatibility.  Old versions of bash exported
       functions like name()=() {...} */
    if (name[char_index - ] == ')' && name[char_index - ] == '(')
      name[char_index - ] = '\0';

    if (temp_var = find_function (name))
      {
        VSETATTR (temp_var, (att_exported|att_imported));
        array_needs_making = ;
      }
    else
      report_error (_("error importing function definition for `%s'"), name);

    /* ( */
    if (name[char_index - ] == ')' && name[char_index - ] == '\0')
      name[char_index - ] = '(';   /* ) */
  }

摘出其中关键部分并简化

void initialize_shell_variables(){
// 循环遍历所有环境变量
for (string_index = ; string = env[string_index++]; ) {
     /*...*/
     /* 如果有export过的函数, 在这里定义 */
     /* 无法导入在特权模式下（root下）定义的函数 */
     if (privmode ==  && read_but_dont_execute ==  &&
           STREQN (“() {“, string, )) {
           [...]
           // 这里是shellshock发生的地方
           // 传递函数定义 + 运行额外的指令
           parse_and_execute (temp_string, name,
                SEVAL_NONINT|SEVAL_NOHIST);
[...]
} }

就是上述那一行判断逻辑导致了两者的不同，primode即私有模式，要求real uid 与 effective uid保持一致。

4  实验总结

漏洞成因调用了bash执行系统命令，通过特定格式的指令设置环境变量，进而在执行bash脚本时会先执行把我们设置的环境变量执行。有了bash不等于有一切，要看是什么权限运行的bash。cgi服务器进程一般不会是root权限。如果是的话，那个网站的网(yun)管(wei)就可以开了又开了。所以拿到的很大几率是一个像"www_data"这样的用户权限拿到www_data可以做什么呢？可以看网站的配置文件，里面可能有数据库密码，然后就可以进数据库了。”

参考链接：https://blog.csdn.net/fish43237/article/details/39609031

http://www.klogk.com/articles/2014-09-28/a-short-introduction-to-ShellShock/