Kernel Hacking Exploits verstehen, schreiben und abwehren: Schwachstellen in Kernel-Architekturen erkennen und Gegenmaßnahmen ergreifen ; Kernel-Exploits im Detail: Aufbau, Funktionsweise und Quellcodes ; User-Land- Kernel-Land- und Remote-Kernel-Exploits ; ein großes Praxisbeispiel zeigt Exploittechniken im Einsatz
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| Veröffentlicht: |
Haar bei München
Franzis
[2016]
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VORWORT........................................................................................................11
EINLEITUNG...................................................................................................13
UEBER DIESES
BUCH...........................................................................................................
13
DER AUFBAU DIESES
BUCHS..............................................................................................13
ABSCHLIESSENDE BEMERKUNG
..........................................................................................
15
DANKSAGUNG................................................................................................17
DIE
AUTOREN................................................................................................
19
DER FACHGUTACHTER
.....................................................................................
19
TEIL 1: EINE REISE INS KERNELLAND 21
1. VON USERLAND- ZU
KERNELLAND-ANGRIFFEN..........................................23
1.1
EINFUEHRUNG.........................................................................................................23
1.2 DER KERNEL UND DIE WELT DES KERNEL-HACKINGS
..............................................
24
1.2.1 DIE KUNST DER
AUSNUTZUNG...............................................................................25
1.3 WARUM FUNKTIONIERT MEIN USERLAND-EXPLOIT NICHT MEHR?
..............................
30
1.3.1 KERNELLAND- UND USERLAND-EXPLOITS IM VERGLEICH
.........................................
33
1.4 DER KERNEL AUS DER SICHT EINES
EXPLOIT-AUTORS.............................................35
1.4.1 USERLAND-PROZESSE UND DER SCHEDULER
.........................................................
35
1.4.2 VIRTUELLER
ARBEITSSPEICHER...............................................................................36
1.4.3 BENUTZERRAUM OBERHALB DES KERNELRAUMS IM VERGLEICH MIT
GETRENNTEN ADRESSRAEUMEN
.............................................................................
38
1.5 OPEN-SOURCE- UND
CLOSED-SOURCE-BETRIEBSSYSTEME...................................40
1.6 ZUSAMMENFASSUNG
...........................................................................................
41
1.6.1
LITERATUR...............................................................................................................42
2. KLASSIFIZIERUNG VON
KERNELSCHWACHSTELLEN.....................................43
2.1
EINFUEHRUNG.........................................................................................................43
2.2 DEREFERENZIERUNG NICHT INITIALISIERTER, NICHT VALIDIERTER
UND BESCHAEDIGTER
ZEIGER.................................................................................
44
2.3 SCHWACHSTELLEN DURCH BESCHAEDIGTEN ARBEITSSPEICHER
...............................
49
2.3.1 SCHWACHSTELLEN DES
KERNELSTACKS...................................................................49
2.3.2 SCHWACHSTELLEN DES
KERNELHEAPS...................................................................
51
2.4
INTEGERPROBLEME...............................................................................................53
2.4.1 (ARITHMETISCHE)
INTEGERUEBERLAEUFE...................................................................53
2.4.2
VORZEICHENFEHLER...............................................................................................55
2.5 RACE
CONDITIONS................................................................................................
57
2.6
LOGIKBUGS..........................................................................................................
63
2.6.1 REFERENZZAEHLERUEBERLAUF
...................................................................................
63
2.6.2 VALIDIERUNG DER EINGABEN VON PHYSISCHEN GERAETEN
....................................
65
2.6.3 VOM KERNEL HERVORGERUFENE USERLAND-SCHWACHSTELLEN
..............................
66
2.7
ZUSAMMENFASSUNG...........................................................................................
69
3. DER WEG ZUM ERFOLGREICHEN
KERNEL-HACKING....................................71
3.1
EINFUEHRUNG..........................................................................................................71
3.2 DIE
ARCHITEKTUREBENE.......................................................................................73
3.2.1 ALLGEMEINE
PRINZIPIEN......................................................................................73
3.2.2
X86
UND
X86-64........................................................................................80
3.3 DER
AUSFUEHRUNGSSCHRITT...................................................................................
84
3.3.1 DEN SHELLCODE
PLATZIEREN................................................................................
84
3.3.2 DEN SHELLCODE
GESTALTEN.................................................................................
92
3.3.3 DEN KERNELZUSTAND
WIEDERHERSTELLEN.............................................................94
3.4 DER
AUSLOESESCHRITT............................................................................................
98
3.4.1 SPEICHERBESCHAEDIGUNG
...................................................................................
98
3.4.2 RACE
CONDITIONS...............................................................................................113
3.5 DER SCHRITT ZUR
INFORMATIONSGEWINNUNG.......................................................
118
3.5.1 WAS UNS DIE UMGEBUNG M ITTEILT
...................................................................
119
3.5.2 WAS UNS DIE UMGEBUNG NICHT MITTEILEN MOECHTE: INFOLEAKS
.......................
124
3.6
ZUSAMMENFASSUNG..........................................................................................126
3.6.1
LITERATUR...........................................................................................................
127
TEIL 2: DIE UNIX-FAMILIE, MAC OS X UND WINDOWS 129
4. DIE
UNIX-FAMILIE..............................................................................
131
4.1
EINFUEHRUNG........................................................................................................131
4.2 DIE MITGLIEDER DER
UNIX-FAMILIE...................................................................133
4.2.1
LINUX.................................................................................................................
133
4.2.2
SOLARIS/OPENSOLARIS.......................................................................................
144
4.2.3
BSD-DERIVATE...................................................................................................157
4.3 DER AUSFUEHRUNGSSCHRITT
..................................................
157
4.3.1 DAS RECHTEMODELL VON LINUX
MISSBRAUCHEN...............................................158
4.4 UNIX-HACKING IN DER
PRAXIS...........................................................................172
4.4.1 HACKING DES
KERNELHEAPS..............................................................................
172
4.4.2 ANGRIFF AUF DEN SLAB-ALLOKATOR VON
OPENSOLARIS........................................173
4.4.3 ANGRIFF AUF DEN SLUB-ALLOKATOR VON LINUX 2 .6
............................................
197
4.4.4 STACKUEBERLAEUFE IM (LINUX-)
KERNEL................................................................216
4.4.5 CVE-2009-3234, ZUM
ZWEITEN......................................................................223
4.5
ZUSAMMENFASSUNG.........................................................................................235
5. MAC OS X
...........................................................................................237
5.1
EINFUEHRUNG......................................................................................................
237
5.2 UEBERBLICK UEBER X N U
.......................................................................................239
5.2.1
MACH................................................................................................................239
5.2.2
BSD...................................................................................................................
240
5.2.3
LOKIT..................................................................................................................
240
5.2.4
SYSTEMAUFRUFTABELLEN.....................................................................................
241
5.3
KERNELDEBUGGING.............................................................................................243
5.4 KERNELERWEITERUNGEN
(KEXT)...........................................................................253
5.4.1
LOKIT..................................................................................................................
259
5.4.2 UEBERPRUEFEN VON KERNELERWEITERUNGEN
........................................................
260
5.5 DER
AUSFUEHRUNGSSCHRITT.................................................................................
273
5.6 HINWEISE FUER
EXPLOITS.....................................................................................275
5.6.1 WILLKUERLICHES UEBERSCHREIBEN DES
ARBEITSSPEICHERS...................................275
5.6.2
STACKUEBERLAEUFE................................................................................................
287
5.6.3 EXPLOITS FUER DEN
SPEICHERALLOKATOR..............................................................
304
5.6.4 RACE
CONDITIONS..............................................................................................
319
5.6.5 SNOW
LEOPARD..................................................................................................319
5.7
ZUSAMMENFASSUNG..........................................................................................319
6.
WINDOWS............................................................................................
321
6.1
EINFUEHRUNG.......................................................................................................
321
6.2 UEBERBLICK UEBER DEN
WINDOWS-KERNEL...........................................................323
6.2.1 INFORMATIONEN UEBER DEN KERNEL
GEWINNEN..................................................324
6.2.2 DVWD (DAWN VULNERABLE WINDOWS
DRIVER).................................................328
6.2.3 INTERNE MECHANISMEN DES
KERNELS..............................................................
330
6.2.4
KERNELDEBUGGING.............................................................................................335
6.3 DER AUSFUEHRUNGSSCHRITT
.................................................................................
338
6.3.1 DAS AUTORISIERUNGSMODELL VON
WINDOWS....................................................338
6.3.2 DEN SHELLCODE
ERSTELLEN................................................................................
348
6.4 WINDOWS-HACKING IN DER
PRAXIS....................................................................362
6.4.1
STACKPUFFERUEBERLAUF......................................................................................
374
6.5
ZUSAMMENFASSUNG.........................................................................................
395
TEIL 3: REMOTE-EXPLOITS 397
7. DIE HERAUSFORDERUNG DURCH REMOTE-KERNETEXPLOITS
...................
399
7.1
EINFUEHRUNG.......................................................................................................399
7.2 SCHWACHSTELLEN UEBER DAS NETZ ANGREIFEN
..................................................
400
7.2.1 MANGEL AN OFFENGELEGTEN INFORMATIONEN
....................................................
401
7.2.2 MANGELNDER EINFLUSS AUF DAS Z IE
L................................................................ 403
7.3 DIE ERSTE ANWEISUNG AUSFUEHREN
..................................................................
405
7.3.1 DIREKTE UMLEITUNG DES AUSFUEHRUNGSFLUSSES
........................
406
7.3.2 WILLKUERLICHES UEBERSCHREIBEN DES KERNELARBEITSSPEICHERS
........................
419
7.4
REMOTE-PAYLOADS............................................................................................421
7.4.1
PAYLOAD-MIGRATION..........................................................................................
422
7.5
ZUSAMMENFASSUNG.........................................................................................
444
8. ANWENDUNG IN DER PRAXIS AM BEISPIEL VON LINUX
........................
445
8.1
EINFUEHRUNG.......................................................................................................445
8.2 HEAPBESCHAEDIGUNG IM
SCTP-FWD-ABSCHNITT.............................................446
8.2.1 UEBERBLICK UEBER SCTP
.....................................................................................
446
8.2.2 DER ANFAELLIGE
PFAD...........................................................................................
449
8.3 DER REMOTE-EXPLOIT: ALLGEMEINER
UEBERBLICK.............................................. 453
8.4 DIE VORAUSSETZUNGEN ZUM WILLKUERLICHEN UEBERSCHREIBEN
DES ARBEITSSPEICHERS SCHAFFEN
....................................................................
454
8.4.1 DAS HEAPLAYOUT UEBER DAS NETZWERK ANPASSEN
.........................................
455
8.4.2 SCTP-NACHRICHTEN ERSTELLEN: VOM RELATIVEN ZUM
ABSOLUTEN UEBERSCHREIBEN DES ARBEITSSPEICHERS
.......................................
458
8.5 DEN SHELLCODE INSTALLIEREN
...........................................................................
464
8.5.1 DIREKTER SPRUNG VOM INTERRUPTKONTEXT INS USERLAND
................................
464
8.6 DEN SHELLCODE
AUSFUEHREN..............................................................................472
8.6.1 DEN LAUFENDEN PROZESS PRUEFEN UND DIE FUNKTION
GETTIMEOFDAYO EMULIEREN
............................................................................
473
8.6.2 DIE RUECKWAERTIGE VERBINDUNG
AUSFUEHREN...................................................... 474
8.6.3 VSYSCALL
WIEDERHERSTELLEN.............................................................................476
8.7
ZUSAMMENFASSUNG.........................................................................................
477
8.8
LITERATUR...........................................................................................................
478
TEIL 4: SCHLUSSWORT 479
9. DIE ENTWICKLUNG DES KERNELS:
ANGRIFF UND VERTEIDIGUNG IN DER ZUKUNFT
.......................................
481
9.1
EINFUEHRUNG.......................................................................................................
481
9.2
KERNELANGRIFFE.................................................................................................
482
9.2.1
VERTRAULICHKEIT................................................................................................482
9.2.2
INTEGRITAET..........................................................................................................
484
9.2.3
VERFUEGBARKEIT..................................................................................................
488
9.3
KERNELSCHUTZ...................................................................................................
488
9.3.1 BEDROHUNGSANALYSE UND
MODELLIERUNG......................................................489
9.3.2 KERNELSCHUTZMECHANISMEN
..........................................................................
490
9.3.3 VERTRAUEN IN DEN
KERNEL..................................................................................491
9.4
VIRTUALISIERUNG................................................................................................496
9.4.1 DIE SICHERHEIT DES
HYPERVISORS....................................................................496
9.4.2 SICHERHEIT DES GASTKERNELS
..........................................................................
498
9.5
ZUSAMMENFASSUNG.........................................................................................
498
STICHWORTVERZEICHNIS
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