Linux内核TCP和谈多个SACK职能回绝服务缝隙分析

颁布功夫 2019-06-21
缝隙布景


2019年6月18日，，，Redhat颁布安全布告，，，Linux内核TCP/IP和谈栈存在3个安全缝隙（CVE-2019-11477/CVE-2019-11478/CVE-2019-11479），，，这些缝隙与最大分段巨细�。。∕SS）和TCP选择性确认（SACK）职能有关，，，允许远程攻击者进行回绝服务攻击。。。


关键概念



数据包重传确认机制


TCP数据包传输过程中，，，来自滑动窗口的数据包迷失可能对TCP吞吐量产生影响。。。TCP使用累积确认（ACK）规划解决该问题，，，其中不接管不在滑动窗口左边缘的接管段，，，这会强制发送方期待往返功夫以找出每个迷失的数据包，，，或者不用腹地重新传输已正确接管的段，，，从而降低整体吞吐量。。。


选择性确认（SACK）是一种在多个抛弃的段的情况下解决此行为的战术。。。通过选择性确认，，，数据接管方能够向发送方通知已成功达到的所有段，，，因而发送方只需重新传输现实迷失的段。。。具体选择性确认过程，，，如下图所示。。。


OG东方厅·(中国大陆)


最大分段巨细�。。∕aximum Segment Size）


MSS（Maximum Segment Size，，，最大报文段巨细�。。┑母拍钍侵窽CP层所可能接管的最大分段巨细�。。�，，该值只蕴含TCP段的数据部门，，，不蕴含Option部门。。。别的，，，在TCP首部有一个MSS选项，，，在三次握手过程中，，，TCP发送端使用该选项通知对方自己所能接受的最大分段巨细。。。


TSO（TCP Segmentation Offload）


TSO是一种利用网卡来对大数据包进行自动分段，，，降低CPU负载的技术。。。其重要是延长分段。。。


GSO(Generic Segmentation Offload)


GSO是和谈栈是否推迟分段，，，在发送到网卡之前判断网卡是否支持TSO，，，若是网卡支持TSO则让网卡分段，，，不然和谈栈分完段再交给驱动。。。若是TSO开启，，，GSO会自动开启。。。


缝隙道理


CVE-2019-11477


凭据补丁可知，，，该缝隙是由一个16bit无符号数溢出导致的，，，该无符号数存在如下结构体中。。。


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该tcp_skb_cb结构体存放着TCP每个数据包的节制信息，，，凭据注解可知，，，tcp_gso_segs/size只用于写队列过程中。。。


Linux内核TCP/IP和谈栈实现中，，，每个数据缓冲区是由一个sk_buff结构体统一治理的。。。在一个齐全的数据缓冲区中skb_end后面紧随着一个skb_shared_info结构体数据，，，skb_shared_info结构体如下所示：


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结构体最后一个成员是frags[MAX_SKB_FRAGS]数据。。。MAX_SKB_FRAGS申明如下所示：

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PAGE_SIZE为4KB情况下（即一个内存页面为4KB巨细�。。�，，MAX_SKB_FRAGS取值为65536/4096 + 1即17，，，因而一个skb中最多包容17个数据分片。。。对于x86系统，，，每个数据分片最多能够纪录32KB数据的巨细。。。
数据分片skb_frag_struct结构体如下所示：


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在整个和谈栈操作过程中，，，数据包既要进行IP被分片的，，，又要进行TCP分段。。。传输数据时，，，和谈栈会凭据GSO值，，，MSS值以及滑动窗口三者之间的巨细关系判断是否进行分片。。。并通过tcp_set_skb_tso_segs()函数设置GSO，，，具体实现如下图所示：


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若是skb->len大于mss_now，，，行1207，，，将tcp_gso_segs设置为skb->len/mss_now。。。行1208，，，将tcp_gso_size设置为mss_now。。。


若是启用了SACK，，，在产生丢包后，，，接管端会返回SACK块，，，SACK块中纪录沉迷失包的序列编号。。。发送端会解析SACK块中纪录的迷失包序列编号，，，并重新传输，，，并且在一个滑动窗口中可能蕴含多个SACK块，，，SACK块中也可能蕴含多个skb队列。。。在TCP重传数据包过程中，，，能够将多个skb队列归并到一个skb队列中进行重传。。。


tcp_shift_skb_data()函数实现这个职能。。。尝试将逾越多个skb的SACK块折叠为一个skb。。。关键代码如下：


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skb_shift()和tcp_shifted_skb()两个函数重要实现该职能。。。重传过程中多个skb队列归并到一个skb队列中，，，若是填充17个分片到最大容量，，， 17*32*1024/8=69632，，，已经大于65535，，，导致无符号整数溢出。。。


在skb_shift ()函数中，，，tcp_gso_segs溢出后，，，进入tcp_shifted_skb()函数后，，，如下所示：


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行1299，，，判断tcp_gso_segs和pcount的巨细�。。�，，若是tcp_gas_segs小于pcount，，，BUG_ON断言触发导致内核崩�！�。。


凭据补丁可知，，，skb_shift()被tcp_skb_shift()包办，，，只是加了两个判断，，，如下所示：

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补丁平别离判断了skb->len+shift_len不能大于65535*8字节和tcp_skb_pcount(to) + pcount不能大于65535。。。第一个判断，，，skb->len是暗示sk_buff结构体中暗示payload长度，，，shift_len暗示要归并到skb中的payload。。。


CVE-2019-11478


该缝隙也是整数溢出，，，在数据包重新传输过程中，，，将传输队列分段为多个细小的skbs，，，膨胀skb中写队列内存产生溢出。。。在处置SACK块中蕴含的skb并将其归并后，，，凭据GSO判断进行是否分片，，，若是必要，，，挪用tcp_fragement()函数进行分片。。。凭据补丁可知：


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补丁在tcp_fragment()函数中参与了最小空间判断。。。Sk是sock结构体类型，，，每一个tcp链接对应一个。。。所以所有要发送的skb数据巨细都要累加到sk->sk_wmem_queued中，，，sk->sk_wmem_queued暗示为该套接字TCP写队列缓冲区巨细。。。通常在使用时辰必要判断该值是否够用。。。如下所示：


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凭据注解可知，，，判断最新列队skb包所需的最小可写空间。。。补丁中，，，判断渣滓发送缓存为大于等于当前发送队列占用空间的一半，，，即还有1/3以上的空余空间时，，，并且小于sk->sk_sndbuf发奉上限能力够正常发送，，，不然就判定TCP写队列太大。。。


CVE-2019-11479


该缝隙由于过度亏损资源导致回绝服务。。。若是恶意数据包将MSS选项设置成较小值，，，这将迫使和谈栈破费极度高的网络或CPU资源发送数据包开销。。。Linux内核中将MSS_NOW硬编码为48。。。凭据补丁可知：

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进行了max最大值判断，，，而不再是固定硬编码。。。这里的sysctl_tcp_min_snd_mss被设置为65535，，，如下所示：


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预防了攻击者使用极小MSS值。。。


影响版本及补丁修复


实时更新最新补丁或禁用SACK和过滤极小MSS的数据包。。。


CVE-2019-11477

影响版本：

  • Linux 2.6.29 ~ 4.19.13（stable kernel releases 4.4.182,  4.9.182, 4.14.127, 4.19.52, 5.1.11之外）

  • RHEL 8 (kernel, kernel-rt)，，，RHEL 7 (kernel, kernel-rt)，，，RHEL 6

禁用sack：

  • sudo sysctl -w net.ipv4.tcp_sack=0

补丁�。�：

  • https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/net.git/commit/?id=3b4929f65b0d8249f19a50245cd88ed1a2f78cff

CVE-2019-11478

影响版本：

  • Linux 2.6.29 ~ 4.19.13（stable kernel releases 4.4.182,  4.9.182, 4.14.127, 4.19.52, 5.1.11之外）

  • RHEL 8 (kernel, kernel-rt)，，，RHEL 7 (kernel, kernel-rt)，，，RHEL 6，，，RHEL 5

禁用sack：

  • sudo sysctl -w net.ipv4.tcp_sack=0

补丁�。�：

  • https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/net.git/commit/?id=f070ef2ac66716357066b683fb0baf55f8191a2e

CVE-2019-11479

影响版本：

  • Linux 2.6.29 ~ 4.19.13（stable kernel releases 4.4.182,  4.9.182, 4.14.127, 4.19.52, 5.1.11之外）

  • RHEL 8 (kernel, kernel-rt)，，，RHEL 7 (kernel, kernel-rt)，，，RHEL 6，，，RHEL 5

过滤号令：

  • sudo iptables -A INPUT -p tcp -m tcpmss --mss 1:500 -j DROP

关闭tcp_mtu_probing：

  • sysctl net.ipv4.tcp_mtu_probing

补丁�。�：

  • https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/net.git/commit/?id=5f3e2bf008c2221478101ee72f5cb4654b9fc363

  • https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/net.git/commit/?id=967c05aee439e6e5d7d805e195b3a20ef5c433d6