TCPDUMP 4.5.1 拒绝服务攻击漏洞分析
Tcpdump介绍
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- tcpdump 是一个运行在命令行下的嗅探工具。它允许用户拦截和显示发送或收到过网络连接到该计算机的TCP/IP和其他数据包。tcpdump 适用于大多数的类Unix系统 操作系统：包括Linux、Solaris、BSD、Mac OS X、HP-UX和AIX 等等。在这些系统中，tcpdump 需要使用libpcap这个捕捉数据的库。其在Windows下的版本称为WinDump；它需要WinPcap驱动，相当于在Linux平台下的libpcap. +
- tcpdump能够分析网络行为，性能和应用产生或接收网络流量。它支持针对网络层、协议、主机、网络或端口的过滤，并提供and、or、not等逻辑语句来帮助你去掉无用的信息，从而使用户能够进一步找出问题的根源。 +
- 也可以使用 tcpdump 的实现特定目的，例如在路由器和网关之间拦截并显示其他用户或计算机通信。通过 tcpdump 分析非加密的流量，如Telnet或HTTP的数据包，查看登录的用户名、密码、网址、正在浏览的网站内容，或任何其他信息。因此系统中存在网络分析工具主要不是对本机安全的威胁，而是对网络上的其他计算机的安全存在威胁。 +
分析环境
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- Ubuntu 16.04.4 LTS i686 +
- tcpdump 4.5.1 +
- gdb with peda +
漏洞复现
这个漏洞触发的原因是，tcpdump在处理特殊的pcap包的时候，由于对数据包传输数据长度没有进行严格的控制，导致在连续读取数据包中内容超过一定长度后，会读取到无效的内存空间，从而导致拒绝服务的发生。对于这个漏洞，首先要对pcap包的结构进行一定的分析，才能够最后分析出漏洞的成因，下面对这个漏洞进行复现。
+编译安装tcpdump
1 | 1. # apt-get install libpcap-dev |
生成payload（来自exploit-db payload）
1 | # Exploit Title: tcpdump 4.5.1 Access Violation Crash |
崩溃分析
pcap包格式
首先来分析一下pcap包的格式，首先是pcap文件头的内容，在.h有所定义，这里将结构体以及对应变量含义都列出来。1
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9struct pcap_file_header {
bpf_u_int32 magic;
u_short version_major;
u_short version_minor;
bpf_int32 thiszone; /* gmt to local correction */
bpf_u_int32 sigfigs; /* accuracy of timestamps */
bpf_u_int32 snaplen; /* max length saved portion of each pkt */
bpf_u_int32 linktype; /* data link type (LINKTYPE_*) */
};
看一下各字段的含义：1
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21 magic： 4字节 pcap文件标识 目前为“d4 c3 b2 a1”
major： 2字节 主版本号 #define PCAP_VERSION_MAJOR 2
minor： 2字节 次版本号 #define PCAP_VERSION_MINOR 4
thiszone：4字节 时区修正 并未使用，目前全为0
sigfigs： 4字节 精确时间戳 并未使用，目前全为0
snaplen： 4字节 抓包最大长度 如果要抓全，设为0x0000ffff（65535），
tcpdump -s 0就是设置这个参数，缺省为68字节
linktype：4字节 链路类型 一般都是1：ethernet
struct pcap_pkthdr {
struct timeval ts; /* time stamp */
bpf_u_int32 caplen; /* length of portion present */
bpf_u_int32 len; /* length this packet (off wire) */
};
struct timeval {
long tv_sec; /* seconds (XXX should be time_t) */
suseconds_t tv_usec; /* and microseconds */
};
ts： 8字节 抓包时间 4字节表示秒数，4字节表示微秒数
caplen：4字节 保存下来的包长度（最多是snaplen，比如68字节）
len： 4字节 数据包的真实长度，如果文件中保存的不是完整数据包，可能比caplen大
其中len变量是值得关注的，因为在crash文件中，对应len变量的值为00 3C 9C 37
这是一个很大的值，读取出来就是379C3C00，数非常大，实际上在wireshark中打开这个crash文件，就会报错，会提示这个数据包的长度已经超过了范围，而换算出来的长度就是379C3C00，这是触发漏洞的关键。
gdb调试
首先通过gdb运行tcpdump，用-r参数打开poc生成的crash，tcp崩溃，到达漏洞触发位置1
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361. Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
2. [----------------------------------registers-----------------------------------]
3. EAX: 0x1
4. EBX: 0x81e33bd --> 0x0
5. ECX: 0x2e ('.')
6. EDX: 0x0
7. ESI: 0xbfffe201 ('.' <repeats 14 times>)
8. EDI: 0xbfffe1db --> 0x30303000 ('')
9. EBP: 0x10621
10. ESP: 0xbfffe1ac --> 0x8053caa (<hex_and_ascii_print_with_offset+170>: mov ecx,DWORD PTR [esp+0xc])
11. EIP: 0x8053c6a (<hex_and_ascii_print_with_offset+106>: movzx edx,BYTE PTR [ebx+ebp*2+0x1])
12. EFLAGS: 0x10296 (carry PARITY ADJUST zero SIGN trap INTERRUPT direction overflow)
13. [-------------------------------------code-------------------------------------]
14. 0x8053c5d <hex_and_ascii_print_with_offset+93>: je 0x8053d40 <hex_and_ascii_print_with_offset+320>
15. 0x8053c63 <hex_and_ascii_print_with_offset+99>: mov ebx,DWORD PTR [esp+0x18]
16. 0x8053c67 <hex_and_ascii_print_with_offset+103>: sub esp,0x4
17. => 0x8053c6a <hex_and_ascii_print_with_offset+106>: movzx edx,BYTE PTR [ebx+ebp*2+0x1]
18. 0x8053c6f <hex_and_ascii_print_with_offset+111>: movzx ecx,BYTE PTR [ebx+ebp*2]
19. 0x8053c73 <hex_and_ascii_print_with_offset+115>: push edx
20. 0x8053c74 <hex_and_ascii_print_with_offset+116>: mov ebx,edx
21. 0x8053c76 <hex_and_ascii_print_with_offset+118>: mov DWORD PTR [esp+0x18],edx
22. [------------------------------------stack-------------------------------------]
23. 0000| 0xbfffe1ac --> 0x8053caa (<hex_and_ascii_print_with_offset+170>: mov ecx,DWORD PTR [esp+0xc])
24. 0004| 0xbfffe1b0 --> 0xb7fff000 --> 0x23f3c
25. 0008| 0xbfffe1b4 --> 0x1
26. 0012| 0xbfffe1b8 --> 0x2f5967 ('gY/')
27. 0016| 0xbfffe1bc --> 0x0
28. 0020| 0xbfffe1c0 --> 0x0
29. 0024| 0xbfffe1c4 --> 0x7ffffff9
30. 0028| 0xbfffe1c8 --> 0x81e33bd --> 0x0
31. [------------------------------------------------------------------------------]
32. Legend: code, data, rodata, value
33. Stopped reason: SIGSEGV
34. hex_and_ascii_print_with_offset (ident=0x80c04af "\n\t", cp=0x8204000 <error: Cannot access memory at address 0x8204000>,
35. length=0xfffffff3, oset=0x20c40) at ./print-ascii.c:91
36. 91 s2 = *cp++;
从崩溃信息来看，出错位置为s2 = cp++;崩溃原因为SIGSEGV，即进程执行了一段无效的内存引用或发生段错误。可以看到，问题出现在./print-ascii.c:91，而且此时指针读取[ebx+ebp2+0x1]的内容，可能是越界读取造成的崩溃。
再结合源码信息可知，指针cp在自加的过程中访问到了一个没有权限访问的地址，因为这是写在一个while循环里，也就是是说nshorts的值偏大，再看nshorts怎么来的，由此nshorts = length / sizeof(u_short);可知，可能是函数传入的参数length没有控制大小导致，因此目标就是追踪length是如何传入的。
我们通过bt回溯一下调用情况。1
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131. gdb-peda$ bt
2. #0 hex_and_ascii_print_with_offset (ident=0x80c04af "\n\t", cp=0x8204000 <error: Cannot access memory at address 0x8204000>,
3. length=0xfffffff3, oset=0x20c40) at ./print-ascii.c:91
4. #1 0x08053e26 in hex_and_ascii_print (ident=0x80c04af "\n\t", cp=0x81e33bd "", length=0xfffffff3) at ./print-ascii.c:127
5. #2 0x08051e7d in ieee802_15_4_if_print (ndo=0x81e1320 <Gndo>, h=0xbfffe40c, p=<optimized out>) at ./print-802_15_4.c:180
6. #3 0x080a0aea in print_packet (user=0xbfffe4dc " \023\036\b\300\034\005\b\001", h=0xbfffe40c, sp=0x81e33a8 "@\377")
7. at ./tcpdump.c:1950
8. #4 0xb7fa3468 in ?? () from /usr/lib/i386-linux-gnu/libpcap.so.0.8
9. #5 0xb7f940e3 in pcap_loop () from /usr/lib/i386-linux-gnu/libpcap.so.0.8
10. #6 0x0804b3dd in main (argc=0x3, argv=0xbffff6c4) at ./tcpdump.c:1569
11. #7 0xb7de9637 in __libc_start_main (main=0x804a4c0 <main>, argc=0x3, argv=0xbffff6c4, init=0x80b1230 <__libc_csu_init>,
12. fini=0x80b1290 <__libc_csu_fini>, rtld_fini=0xb7fea880 <_dl_fini>, stack_end=0xbffff6bc) at ../csu/libc-start.c:291
13. #8 0x0804c245 in _start ()
函数调用流程1
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4pcap_loop
|----print_packet
|-----hex_and_ascii_print
|-------- hex_and_ascii_print_with_offset
由此可见，从main函数开始了一连串函数调用，git源码下来看看。
tcpdump.c找到pcap_loop调用1
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171. do {
2. status = pcap_loop(pd, cnt, callback, pcap_userdata);
3. if (WFileName == NULL) {
4. /*
5. * We're printing packets. Flush the printed output,
6. * so it doesn't get intermingled with error output.
7. */
8. if (status == -2) {
9. /*
10. * We got interrupted, so perhaps we didn't
11. * manage to finish a line we were printing.
12. * Print an extra newline, just in case.
13. */
14. putchar('n');
15. }
16. (void)fflush(stdout);
17. }
设置断点之后查看一下该函数的执行结果
+pcap_loop通过callback指向print_packet,来看一下它的源码1
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241. static void
2. print_packet(u_char *user, const struct pcap_pkthdr *h, const u_char *sp)
3. {
4. struct print_info *print_info;
5. u_int hdrlen;
6. ++packets_captured;
7. ++infodelay;
8. ts_print(&h->ts);
9. print_info = (struct print_info *)user;
10. /*
11. * Some printers want to check that they're not walking off the
12. * end of the packet.
13. * Rather than pass it all the way down, we set this global.
14. */
15. snapend = sp + h->caplen;
16. if(print_info->ndo_type) {
17. hdrlen = (*print_info->p.ndo_printer)(print_info->ndo, h, sp);<====
18. } else {
19. hdrlen = (*print_info->p.printer)(h, sp);
20. }
21. putchar('n');
22. --infodelay;
23. if (infoprint)
24. info(0);}
同样设置断点看该函数是如何调用执行的
+这是我们可以根据call的信息，计算出调用的函数名
+其中(*print_info->p.ndo_printer)(print_info->ndo,h,sp)指向ieee802_15_4_if_print
+1 | 25. u_int |
传入的第二个值是struct pcap_pkthdr *h结构体，函数使用的参数caplen就是结构体中的caplen，不难看出，caplen进行一些加减操作后，没有判断正负，直接丢给了下一个函数使用。
直接跟进函数，看看最后赋值情况
从源码和调试信息可以看到libpcap在处理不正常包时不严谨，导致包的头长度hdrlen竟然大于捕获包长度caplen，并且在处理时又没有相关的判断。hdrlen和caplen都是非负整数，导致caplen==0xfffffff3过长。
继续跟进hex_and_asciii_print(ndo_default_print)
1 | 1. void |
但数据包数据没有这么长，导致了crash。
+内存分析
仔细分析之后发现，通过len判断的这个长度并没有进行控制，如果是自己构造的一个超长len的数据包，则会连续读取到不可估计的值。
通过查看epx的值来看一下这个内存到底开辟到什么位置1
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41. gdb-peda$ x/10000000x 0x81e33bd
2. 0x8203fdd: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
3. 0x8203fed: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
4. 0x8203ffd: Cannot access memory at address 0x8204000
可以看到，到达0x 8204000附近的时候，就是无法读取的无效地址了，那么初始值为0x 81e33bd，用两个值相减。0x 8204000-0x 81e33bd = 0x 20c40，因为ebx+ebp*2+0x1一次读取两个字节，那么循环计数器就要除以2，最后结果为0x 10620。
来看一下到达拒绝服务位置读取的长度：EBX: 0x81e33bd –> 0x0；EBP: 0x10621；
EBP刚好为10621。正是不可读取内存空间的地址，因此造成拒绝服务。
漏洞总结
总结一下整个漏洞触发过程，首先tcpdump会读取恶意构造的pcap包，在构造pcap包的时候，设置一个超长的数据包长度，tcpdump会根据len的长度去读取保存在内存空间数据包的内容，当引用到不可读取内存位置时，会由于引用不可读指针，造成拒绝服务漏洞。
+漏洞修补
Libpcap依然是apt安装的默认版本，tcpdump使用4.7 .0-bp版本
在hex_and_ascii_print_with_offset中增加对caplength的判断1
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91. caplength = (ndo->ndo_snapend >= cp) ? ndo->ndo_snapend - cp : 0;
2. if (length > caplength)
3. length = caplength;
4. nshorts = length / sizeof(u_short);
5. i = 0;
6. hsp = hexstuff; asp = asciistuff;
7. while (--nshorts >= 0) {
8. ...
9. }
可以看到执行完caplength = (ndo->ndo_snapend >= cp) ? ndo->ndo_snapend - cp : 0;，caplength为0，继续执行，可以推出length同样为0，到这里已经不会发生错误了。
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