Change Self¶

内核会通过进程的 task_struct 结构体中的 cred 指针来索引 cred 结构体，然后根据 cred 的内容来判断一个进程拥有的权限，如果 cred 结构体成员中的 uid-fsgid 都为 0，那一般就会认为进程具有 root 权限。

struct cred {
    atomic_t    usage;
#ifdef CONFIG_DEBUG_CREDENTIALS
    atomic_t    subscribers;    /* number of processes subscribed */
    void        *put_addr;
    unsigned    magic;
#define CRED_MAGIC  0x43736564
#define CRED_MAGIC_DEAD 0x44656144
#endif
    kuid_t      uid;        /* real UID of the task */
    kgid_t      gid;        /* real GID of the task */
    kuid_t      suid;       /* saved UID of the task */
    kgid_t      sgid;       /* saved GID of the task */
    kuid_t      euid;       /* effective UID of the task */
    kgid_t      egid;       /* effective GID of the task */
    kuid_t      fsuid;      /* UID for VFS ops */
    kgid_t      fsgid;      /* GID for VFS ops */
  ...
}

因此，思路就比较直观了，我们可以通过以下方式来提权

直接修改 cred 结构体的内容
修改 task_struct 结构体中的 cred 指针指向一个满足要求的 cred

无论是哪一种方法，一般都分为两步：定位，修改。这就好比把大象放到冰箱里一样。

直接改 cred¶

定位具体位置¶

我们可以首先获取到 cred 的具体地址，然后修改 cred。

定位¶

定位 cred 的具体地址有很多种方法，这里根据是否直接定位分为以下两种

直接定位¶

cred 结构体的最前面记录了各种 id 信息，对于一个普通的进程而言，uid-fsgid 都是执行进程的用户的身份。因此我们可以通过扫描内存来定位 cred。

struct cred {
    atomic_t    usage;
#ifdef CONFIG_DEBUG_CREDENTIALS
    atomic_t    subscribers;    /* number of processes subscribed */
    void        *put_addr;
    unsigned    magic;
#define CRED_MAGIC  0x43736564
#define CRED_MAGIC_DEAD 0x44656144
#endif
    kuid_t      uid;        /* real UID of the task */
    kgid_t      gid;        /* real GID of the task */
    kuid_t      suid;       /* saved UID of the task */
    kgid_t      sgid;       /* saved GID of the task */
    kuid_t      euid;       /* effective UID of the task */
    kgid_t      egid;       /* effective GID of the task */
    kuid_t      fsuid;      /* UID for VFS ops */
    kgid_t      fsgid;      /* GID for VFS ops */
  ...
}

在实际定位的过程中，我们可能会发现很多满足要求的 cred，这主要是因为 cred 结构体可能会被拷贝、释放。一个很直观的想法是在定位的过程中，利用 usage 不为 0 来筛除掉一些 cred，但仍然会发现一些 usage 为 0 的 cred。这是因为 cred 从 usage 为 0，到释放有一定的时间。此外，cred 是使用 rcu 延迟释放的。

间接定位¶

task_struct¶

进程的 task_struct 结构体中会存放指向 cred 的指针，因此我们可以

定位当前进程 task_struct 结构体的地址
根据 cred 指针相对于 task_struct 结构体的偏移计算得出 cred 指针存储的地址
获取 cred 具体的地址

comm¶

comm 用来标记可执行文件的名字，位于进程的 task_struct 结构体中。我们可以发现 comm 其实在 cred 的正下方，所以我们也可以先定位 comm ，然后定位 cred 的地址。

    /* Process credentials: */

    /* Tracer's credentials at attach: */
    const struct cred __rcu     *ptracer_cred;

    /* Objective and real subjective task credentials (COW): */
    const struct cred __rcu     *real_cred;

    /* Effective (overridable) subjective task credentials (COW): */
    const struct cred __rcu     *cred;

#ifdef CONFIG_KEYS
    /* Cached requested key. */
    struct key          *cached_requested_key;
#endif

    /*
     * executable name, excluding path.
     *
     * - normally initialized setup_new_exec()
     * - access it with [gs]et_task_comm()
     * - lock it with task_lock()
     */
    char                comm[TASK_COMM_LEN];

然而，在进程名字并不特殊的情况下，内核中可能会有多个同样的字符串，这会影响搜索的正确性与效率。因此，我们可以使用 prctl 设置进程的 comm 为一个特殊的字符串，然后再开始定位 comm。

修改¶

在这种方法下，我们可以直接将 cred 中的 uid-fsgid 都修改为 0。当然修改的方式有很多种，比如说

在我们具有任意地址读写后，可以直接修改 cred。
在我们可以 ROP 执行代码后，可以利用 ROP gadget 修改 cred。

间接定位¶

虽然我们确实想要修改 cred 的内容，但是不一定非得知道 cred 的具体位置，我们只需要能够修改 cred 即可。

（已过时）UAF 使用同样堆块¶

如果我们在进程初始化时能控制 cred 结构体的位置，并且我们可以在初始化后修改该部分的内容，那么我们就可以很容易地达到提权的目的。这里给出一个典型的例子

申请一块与 cred 结构体大小一样的堆块
释放该堆块
fork 出新进程，恰好使用刚刚释放的堆块
此时，修改 cred 结构体特定内存，从而提权

但是此种方法在较新版本内核中已不再可行，我们已无法直接分配到 cred_jar 中的 object，这是因为 cred_jar 在创建时设置了 SLAB_ACCOUNT 标记，在 CONFIG_MEMCG_KMEM=y 时（默认开启）cred_jar 不会再与相同大小的 kmalloc-192 进行合并

void __init cred_init(void)
{
    /* allocate a slab in which we can store credentials */
    cred_jar = kmem_cache_create("cred_jar", sizeof(struct cred), 0,
            SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT, NULL);
}

修改 cred 指针¶

定位具体位置¶

在这种方式下，我们需要知道 cred 指针的具体地址。

定位¶

直接定位¶

显然，cred 指针并没有什么非常特殊的地方，所以很难通过直接定位的方式定位到 cred 指针。

间接定位¶

task_struct¶

进程的 task_struct 结构体中会存放指向 cred 的指针，因此我们可以

定位当前进程 task_struct 结构体的地址
根据 cred 指针相对于 task_struct 结构体的偏移计算得出 cred 指针存储的地址

common¶

comm 用来标记可执行文件的名字，位于进程的 task_struct 结构体中。我们可以发现 comm 其实在 cred 指针的正下方，所以我们也可以先定位 comm ，然后定位 cred 指针的地址。

    /* Process credentials: */

    /* Tracer's credentials at attach: */
    const struct cred __rcu     *ptracer_cred;

    /* Objective and real subjective task credentials (COW): */
    const struct cred __rcu     *real_cred;

    /* Effective (overridable) subjective task credentials (COW): */
    const struct cred __rcu     *cred;

#ifdef CONFIG_KEYS
    /* Cached requested key. */
    struct key          *cached_requested_key;
#endif

    /*
     * executable name, excluding path.
     *
     * - normally initialized setup_new_exec()
     * - access it with [gs]et_task_comm()
     * - lock it with task_lock()
     */
    char                comm[TASK_COMM_LEN];

然而，在进程名字并不特殊的情况下，内核中可能会有多个同样的字符串，这会影响搜索的正确性与效率。因此，我们可以使用 prctl 设置进程的 comm 为一个特殊的字符串，然后再开始定位 comm。

修改¶

在具体修改时，我们可以使用如下的两种方式

修改 cred 指针为内核镜像中已有的 init_cred 的地址。这种方法适合于我们能够直接修改 cred 指针以及知道 init_cred 地址的情况。
伪造一个 cred，然后修改 cred 指针指向该地址即可。这种方式比较麻烦，一般并不使用。

间接定位¶

commit_creds(&init_cred)¶

commit_creds() 函数被用以将一个新的 cred 设为当前进程 task_struct 的 real_cred 与 cred 字段，因此若是我们能够劫持内核执行流调用该函数并传入一个具有 root 权限的 cred，则能直接完成对当前进程的提权工作：

int commit_creds(struct cred *new)
{
    struct task_struct *task = current;//内核宏，用以从 percpu 段获取当前进程的 PCB
    const struct cred *old = task->real_cred;

    //...
    rcu_assign_pointer(task->real_cred, new);
    rcu_assign_pointer(task->cred, new);

在内核初始化过程当中会以 root 权限启动 init 进程，其 cred 结构体为静态定义的 init_cred，由此不难想到的是我们可以通过 commit_creds(&init_cred) 来完成提权的工作

/*
 * The initial credentials for the initial task
 */
struct cred init_cred = {
    .usage          = ATOMIC_INIT(4),
#ifdef CONFIG_DEBUG_CREDENTIALS
    .subscribers        = ATOMIC_INIT(2),
    .magic          = CRED_MAGIC,
#endif
    .uid            = GLOBAL_ROOT_UID,
    .gid            = GLOBAL_ROOT_GID,
    .suid           = GLOBAL_ROOT_UID,
    .sgid           = GLOBAL_ROOT_GID,
    .euid           = GLOBAL_ROOT_UID,
    .egid           = GLOBAL_ROOT_GID,
    .fsuid          = GLOBAL_ROOT_UID,
    .fsgid          = GLOBAL_ROOT_GID,
    .securebits     = SECUREBITS_DEFAULT,
    .cap_inheritable    = CAP_EMPTY_SET,
    .cap_permitted      = CAP_FULL_SET,
    .cap_effective      = CAP_FULL_SET,
    .cap_bset       = CAP_FULL_SET,
    .user           = INIT_USER,
    .user_ns        = &init_user_ns,
    .group_info     = &init_groups,
    .ucounts        = &init_ucounts,
};

（已过时） commit_creds(prepare_kernel_cred(0))¶

在内核当中提供了 prepare_kernel_cred() 函数用以拷贝指定进程的 cred 结构体，当我们传入的参数为 NULL 时，该函数会拷贝 init_cred 并返回一个有着 root 权限的 cred：

struct cred *prepare_kernel_cred(struct task_struct *daemon)
{
    const struct cred *old;
    struct cred *new;

    new = kmem_cache_alloc(cred_jar, GFP_KERNEL);
    if (!new)
        return NULL;

    kdebug("prepare_kernel_cred() alloc %p", new);

    if (daemon)
        old = get_task_cred(daemon);
    else
        old = get_cred(&init_cred);

我们不难想到的是若是我们可以在内核空间中调用 commit_creds(prepare_kernel_cred(NULL))，则也能直接完成提权的工作

72b919b7-87bb-4312-97ea-b59fe4690b2e

不过自从内核版本 6.2 起，prepare_kernel_cred(NULL) 将不再拷贝 init_cred，而是将其视为一个运行时错误并返回 NULL，这使得这种提权方法无法再应用于 6.2 及更高版本的内核：

struct cred *prepare_kernel_cred(struct task_struct *daemon)
{
    const struct cred *old;
    struct cred *new;

    if (WARN_ON_ONCE(!daemon))
        return NULL;

    new = kmem_cache_alloc(cred_jar, GFP_KERNEL);
    if (!new)
        return NULL;