EOS节点远程代码执行漏洞 — EOS智能合约WASM函数表数组越界

漏洞报告者

Yuki Chen of Qihoo 360 Vulcan Team

Zhiniang Peng of Qihoo 360 Core Security

漏洞描述

我们发现了EOS区块链系统在解析智能合约WASM文件时的一个越界写缓冲区溢出漏洞,并验证了该漏洞的完整攻击链。

使用该漏洞,攻击者可以上传恶意的智能合约至节点服务器,在节点服务器解析恶意合约后,攻击者就能够在节点服务器上执行任意代码并完全控制服务器。

在控制节点服务器后,攻击者可以将恶意合约打包进新的区块,进而攻击和控制其他新的节点,最终攻击和控制整个EOS网络。

漏洞报告时间线

2018-5-11                发现EOS越界写缓冲区溢出漏洞

2018-5-28                测试开发了完整攻破EOS超级节点的漏洞验证程序

2018-5-28                将漏洞细节报告给厂商

2018-5-29                 厂商在Github托管代码库中修复漏洞,并关闭问题跟踪项

2018-5-29                提醒厂商漏洞未完全修复

一些在Telegram上与Daniel Larimer的沟通细节:

我们尝试和Daniel沟通并报告漏洞,Daniel回应我们在没有修复漏洞情况下不会发布新版EOS,同时请求我们在有人公开测试漏洞前,先将漏洞报告提交给他。

Daniel给了我们一个官方的邮件地址,让我们以邮件形式提交漏洞报告。

最后Daniel承诺在EOS的漏洞修复后,将给予我们公开致谢。

漏洞细节

这是一个缓冲区溢出越界写漏洞

漏洞存在于在 libraries/chain/webassembly/binaryen.cpp文件的78行,

Function binaryen_runtime::instantiate_module:
for (auto& segment : module->table.segments) {
Address offset = ConstantExpressionRunner<TrivialGlobalManager>(globals).visit(segment.offset).value.geti32();
assert(offset + segment.data.size() <= module->table.initial);
for (size_t i = 0; i != segment.data.size(); ++i) {
table[offset + i] = segment.data[i]; <= OOB write here !
}
}

这里的table是一个std :: vector包含在函数表中的名称,在将元素存储到table中时,|offset| 字段没有被正确检查。注意在设置该值之前是有一个assert 断言的,它会检查偏移量,但不幸的是assert 仅适用于Debug版本,不适用于发布版本。

table.resize(module->table.initial);

|module->table.initial| 这个代码片段读取的值是根据函数表声明,在WASM文件中的读取的,该字段的有效值为0〜1024。

|offset| 字段的值是根据数据段从WASM文件中读取的,它是一个带符号的32位值。

所以通过这个漏洞,我们可以在table向量之后的内存,越界写入一定范围的内容。

重现漏洞过程

1.编译最新的EOS代码release版本

./eosio-build.sh

2.启动EOS节点Start EOS node, 完成如下所有必要的配置

https://github.com/EOSIO/eos/wiki/Tutorial-Getting-Started-With-Contracts

3.设置一个漏洞合约

我们提供了一个会造成程序崩溃的WASM漏洞验证文件(POC)

在这个PoC中, 我们简单的设置了 |offset| 字段引用 0xfffffff地址,所以会触发越界写造成程序崩溃

开始测试 PoC:

cd poc
cleos set contract eosio ../poc -p eosio

顺利的话我们会看到 nodeos 进程出现 segment fault错误

崩溃信息:

(gdb) c
Continuing.
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x0000000000a32f7c in eosio::chain::webassembly::binaryen::binaryen_runtime::instantiate_module(char const*, unsigned long, std::vector<unsigned char, std::allocator<unsigned char> >) ()
(gdb) x/i $pc
=> 0xa32f7c <_ZN5eosio5chain11webassembly8binaryen16binaryen_runtime18instantiate_moduleEPKcmSt6vectorIhSaIhEE+2972>:   mov    %rcx,(%rdx,%rax,1)
(gdb) p $rdx
$1 = 59699184
(gdb) p $rax
$2 = 34359738360
Here |rdx| points to the start of the |table| vector,
And |rax| is 0x7FFFFFFF8, which holds the value of |offset| * 8.

利用漏洞实现远程代码执行

利用此漏洞可以在nodeos进程中实现远程代码执行,漏洞利用方法是将恶意合约上传到受害节点,并让节点解析恶意合约。而在真正的攻击中,攻击者可能会向EOS主网络发布恶意合约。

EOS超级节点解析恶意合约触发漏洞后,攻击者将可以完全控制这个节点。

攻击者可以窃取超级节点的私钥或控制新区块的内容,更重要的是攻击者可以将恶意合约打包成一个新块并发布进行攻击,最终整个网络中的所有节点都将受到攻击并被控制。

我们完成了概念性的漏洞验证程序,并在基于64位Ubuntu系统的nodeos上进行了测试。这个漏洞的攻击过程是这样的:

1.攻击者将恶意合约上传到nodeos服务器。

2.服务器nodeos进程解析引发漏洞的恶意合约。

3.使用越界写入的原生代码,我们可以覆盖WASM模块实例的WASM内存缓冲区,在恶意WASM代码的帮助下,最终可以在nodeos进程中实现了任意内存读/写操作,并绕过了64位操作系统上的DEP / ASLR等常见的攻击缓解技术。

4.漏洞利用一旦成功,会启动一个反向shell连接攻击者。

（有视频，同学们有兴趣可以去看：http://player.youku.com/embed/XMzYzMTg1NjYwMA==）

漏洞修复

Bytemaster在EOS的Github托管项目中,为我们报告的漏洞建立了3498编号的issue跟进修复问题。

修复的相关代码

但是根据此次漏洞发现者Yuki所提交的评论,这个漏洞并没有完全被修复,在32位进程的处理过程中仍然存在问题。