DirtyPipe（CVE-2022-0847）漏洞分析

前言

CVE-2022-0847 DirtyPipe脏管道漏洞是Linux内核中的一个漏洞，该漏洞允许写只读文件，从而导致提权。

调试环境

• ubuntu 20.04
• Linux-5.16.10
• qemu-system-x86_64 4.2.1

漏洞验证

首先创建一个只读文件foo.txt，并且正常情况下是无法修改该可读文件，但是利用了DirtyPipe漏洞后发现可以将字符aaaa写入到只读文件中

漏洞分析

以poc作为切入点，分析漏洞成因

首先poc创建了一个管道，管道缓冲区的默认大小为4096，并且拥有16个缓存区，因此再创建管道之后，poc首先要做的是将这16个管道缓冲区填满。

...
    if (pipe(p)) abort();

    const unsigned pipe_size = fcntl(p[1], F_GETPIPE_SZ);
    static char buffer[4096];

    for (unsigned r = pipe_size; r > 0;) {
        unsigned n = r > sizeof(buffer) ? sizeof(buffer) : r;
        write(p[1], buffer, n);
        r -= n;
    }
...

在进行管道写的操作时，内核是采用pipe_write函数进行操作，这里截取了关键部分，在进行管道写的时候会判断通过函数is_packetized去判断是否为目录属性，如果不是则将缓冲区的标志位设置为PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE，这个标志位非常关键，是导致漏洞成因，因此poc为了使16个管道缓冲区都设置PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE标志位，因此选择循环16次，
并且将每个管道缓冲区都写满。

随着poc将管道内的数据全部读出，为了清空管道缓冲区，在进行管道读的过程中，内核采用的是pipe_read函数，在整个管道读的过程中是不会修改管道的标志位的，因此PIPE_BUF_FLAG_CAN_MEGE标志位依旧存在

...
for (unsigned r = pipe_size; r > 0;) {
        unsigned n = r > sizeof(buffer) ? sizeof(buffer) : r;
        read(p[0], buffer, n);
        r -= n;
    }
...

紧接着是触发漏洞的关键函数，splice函数，用于移动数据，此时fd指向我们想读取的文件，对应上述的foo.txt只读文件，p[1]指向的是我们的管道符。

...
ssize_t nbytes = splice(fd, &offset, p[1], NULL, 1, 0);
...

在调用splice函数时，内核在某个阶段会调用copy_page_to_iter函数，可以看到当管道满了之后就没办法通过splice函数往管道内继续输入数据，那么splice函数就无法正常执行了，因此需要清空管道内的数据。