Hoy vamos a hablar sobre Venom, una vulnerabilidad descubierta por Jason Geffner de CrowdStrike y que afecta a todos los sistemas de virtualización basados en QEMU, el popular emulador de fuente abierta.
Lo primero que nos va a llamar la atención es donde se ha encontrado el fallo: La emulación del controlador de discos flexibles (si, discos de 3.5”, por ejemplo). Curioso porque resulta ser un componente emulado que rara vez se utiliza, salvo en sistemas virtualizados que usen ambientes heredados con cierta edad, aunque no es necesario que dicho dispositivo real esté presente para explotar el fallo, es más ni siquiera desactivando la emulación de la unidad virtual evitaría la explotación.
QEMU soporta la emulación de esta unidad basándose en el chipset de Intel 82078, documentado aquí. La lectura del documento nos proporcionará dos cosas: cómo funciona internamente el controlador de disco flexible y la justificación más exacta de la frase: “La abstracción es ignorancia selectiva“.
Para efectuar las distintas operaciones con la unidad de discos se emiten comandos (desde el sistema virtualizado o huésped) del tipo ‘FD_CMD_READ‘ lectura o ‘FD_CMD_WRITE‘ escritura. Los comandos que llegan al controlador del cliente son almacenados en un búfer junto con la información de sus parámetros. Este búfer del tipo FIFO posee un tamaño estático y está definido como miembro de la estructura FDCtrl. En dicha estructura los miembros fifo (uint8_t*) y fifo_size (int32_t) definen el puntero a memoria donde comienza el búfer y el tamaño asignado (512 hasta donde hemos visto).
Como todo buen array en C que se precie, el mayor problema viene con el índice. El cálculo para obtener el acceso al lugar adecuado dentro del array puede llegar a complicarse tanto, que la propia lógica que compone el índice puede ofuscarse en el código. Y llegar a comprometer, como es el caso, la seguridad del proceso si estos valores son controlables desde el exterior (entiéndase, a través de valores procedentes del exterior del proceso).
La vulnerabilidad se asienta sobre este hecho en particular. Tenemos unos comandos que va a procesar el controlador emulado, unos parámetros asignables desde fuera (cliente) y un búfer de tamaño fijo con un índice cuyo valor es “influenciable” con ciertas llamadas.
El controlador se encarga de limpiar y resetear el búfer cuando los comandos son procesados, dejándolo preparado para la siguiente tanda de comandos. Esto se efectúa correctamente salvo cuando se procesan dos comandos:
“FD_CMD_READ_ID” y “FD_CMD_DRIVE_SPECIFICATION_COMMAND“.
En los casos de estos comandos el búfer no se deja en un estado apropiado, lo que permite que las siguientes operaciones de escritura puedan escribir fuera de los límites del tamaño asociado al búfer con el completo control del atacante sobre lo que se está escribiendo (shellcode por supuesto).
“FD_CMD_READ_ID” y “FD_CMD_DRIVE_SPECIFICATION_COMMAND“.
En los casos de estos comandos el búfer no se deja en un estado apropiado, lo que permite que las siguientes operaciones de escritura puedan escribir fuera de los límites del tamaño asociado al búfer con el completo control del atacante sobre lo que se está escribiendo (shellcode por supuesto).
El parche que solventa el problema está publicado aquí
Como podemos observar la variable ‘pos‘ usada para almacenar la posición del bloque de datos dentro del búfer ha sido cambiada del tipo ‘int‘ al tipo ‘uint32_t‘.
El tipo ‘int‘ en la especificación del lenguaje C es del tipo “signed” y como mínimo de 16 bits para arriba (habitualmente 32 bits), mientras que el tipo que le es asignado está definido como entero SIN SIGNO de 32 bits. De hecho, la operación donde se establece ‘pos‘:
pos = fdctrl->data_pos;
Se hace una conversión implícita de uint32_t a int, con la consiguiente malinterpretación: a partir de un fdctrl->data_pos > (UINT_MAX/2) + 1. ‘pos‘ es negativo siempre que int = uint32_t = 32 bits.
Además se ha cambiado la forma en la que se usa e interpreta ‘fdctrl->data_pos‘ como índice.
– fdctrl->fifo[fdctrl->data_pos++] = value;
+ pos = fdctrl->data_pos++;
+ pos %= FD_SECTOR_LEN;
+ fdctrl->fifo[pos] = value;
Ya no se usa directamente el miembro de la estructura para indexar el búfer fifo. Ahora vemos como ese valor se pasa a ‘pos‘ (ya correctamente definido como ‘uint32_t‘) y su valor filtrado al módulo de FD_SECTOR_LEN, por lo que no podrá ser indexado más allá de 512, coincide con el tamaño del búfer.
Esta vulnerabilidad, con CVE-2015-3456, permitiría “virtualmente” causar el acceso al proceso de virtualización en la máquina real, permitiendo de manera efectiva un escape desde el sistema huésped al anfitrión. Teniendo en cuenta que los sistemas virtualizados corren bajo cuentas con privilegios (Administrador, root…), su explotación puede derivar en problemas serios.
No es la primera vulnerabilidad que permite salir del sistema virtual al anfitrión. Pero, tal y como reseñan en la web dedicada, esta no precisa de una configuración especial para que la virtualización sea vulnerable.
QEMU es usado por varias soluciones de virtualización, el propio QEMU, Xen, Citrix, etc. El problema es independiente de la plataforma huésped, la vulnerabilidad afectará a Windows, Linux u OSX de igual manera. Ya existe parchedisponible para solventar el problema. Por cierto, esto afecta a infraestructuras en nube, las cuales se caracterizan por el uso extensivo de virtualización y acceso relativamente abierto a sus clientes.
Por otro lado, VENOM sufre de la nueva corriente de presentación estelar de vulnerabilidades: Nombre pegadizo que es un acrónimo forzado, icono y web propia. ¡Ah!, aquellos archivos de texto con sus asciiarts…
Más información:
VENOM
VENOM, don’t get bitten
82078 44 PIN
CHMOS Single-Chip Floppy Disk Controller
David García
Twitter: @dgn1729
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