AMNESIA33：开源TCP/IP协议栈系列误差剖析与验证
宣布时间 2020-12-14前言
近期，，，外洋清静研究职员在多个被普遍使用的开源TCP/IP协议栈发明了多个误差，，，这一系列误差统称为AMNESIA33。。。。。。这些误差普遍保存于嵌入式和物联网装备中，，，影响了多个行业领域（包括医疗、运输、能源、电信、工业控制、零售和商业等），，，现在已知规模内涉及了超150家供应商以及数以百万计的装备。。。。。。与URGEN11和Ripple20差别的是，，，AMNESIA33影响的是多个开源TCP/IP协议栈，，，因此这些误差可以悄无声息地影响到无数个代码库、开发团队与各个公司的产品。。。。。。现在已知的误差涉及到了智能家居、工厂PLC、SCADA装备与工控交流机，，，电力监控等装备。。。。。。
这些误差保存于uIP、FNET、picoTCP和Nut/Net等开源协议栈上，，，影响TCP/IP协议栈的多个组件，，，包括DNS、IPv6、IPv4、TCP、ICMP、LLMNR和mDNS等。。。。。。其中包括多个严重误差，，，它们的CVE编号划分为CVE-2020-17437、CVE-2020-17443、CVE-2020-24338、CVE-2020-24336、CVE-2020-25111。。。。。。
CVE-2020-17437（CVSS评分8.2）、CVE-2020-17443（CVSS评分8.2）可导致装备拒绝效劳。。。。。。CVE-2020-24338、CVE-2020-24336、CVE-2020-25111（这三个CVSS评分均为9.8）都可导致远程代码执行(RCE)。。。。。。其它28个误差的严重水平各异，，，CVSS评分划分从4到8.2。。。。。。
由于IoT、OT、IT装备供应链的特征，，，误差影响的装备众多，，，影响规模广且一连时间长，，，误差修复的实验较难题。。。。。。同时，，，由于uIP、picoTCP开源协议栈已经不再维护，，，以是部分误差没有补丁，，，许多产品只能寻找替换手艺计划或者是增添提防步伐。。。。。。
关于这些误差的提防缓解步伐，，，我们建议接纳如下几个步伐：
● 设置内网装备的DNS效劳器为内网DNS效劳器。。。。。。
● 使用漏扫产品识别出接纳问题协议栈的装备资产，，，对组织内可能保存问题的IoT、OT和IT装备举行危害评估。。。。。。
● 防火墙及IPS产品加入AMNESIA33误差攻击识别特征，，，监控恶意流量。。。。。。
● 尽可能更新相关受影响协议栈到最新版本。。。。。。
下表是部分已经修复的协议栈及版本：
TCP/IP协议栈 | 修复版本 |
FNET | 4.70及以上 |
uIP-Contiki-NG | 4.6.0及以上 |
Nut/Net | 5.1及以上 |
CISA同盟分享了13个涉及到AMNESIA33误差的公司的产品修复建议，，，包括了Microchip、Siemens等公司的产品，，，详见参考链接[5]。。。。。。
1、DNS协议剖析
DNS的请求和响应的基本单位是DNS报文（Message）。。。。。。请求和响应的DNS报文结构是完全相同的，，，每个报文都由以下五段（Section）组成：
DNS Header是每个DNS报文都必需拥有的一部分，，，它的长度牢靠为12个字节。。。。。。Question部分存放的是向效劳器盘问的域名数据，，，一样平常情形下它只有一条Entry。。。。。。每个Entry的名堂是相同的，，，如下所示：
QNAME是由labels序列组成的域名。。。。。。QNAME的名堂使用DNS标准名称体现法。。。。。。这个字段是变长的，，，因此有可能泛起奇数个字节，，，但不举行补齐。。。。。。DNS使用一种标准名堂对域名举行编码。。。。。。它由一系列的label（和域名中用.支解的label差别）组成。。。。。。每个label首字节的高两位用于体现label的类型。。。。。。RFC1035中分派了四个内里的两个，，，划分是：00体现的通俗label，，，11（0xC0）体现的压缩label。。。。。。
Answer、Authority和Additional三个段的名堂是完全相同的，，，都是由零至多条Resource Record（资源纪录）组成。。。。。。这些资源纪录由于差别的用途而被脱离存放。。。。。。Answer对应盘问请求中的Question，，，Question中的请求盘问效果会在Answer中给出，，，若是一个响应报文的Answer为空，，，说明这次盘问没有直接获得效果。。。。。。
RR(Resource Record)资源纪录是DNS系统中很是主要的一部分，，，它拥有一个变长的结构，，，详细名堂如下：
● NAME：它指定该条纪录对应的是哪个域名，，，名堂使用DNS标准名称体现法
● TYPE：资源纪录的类型。。。。。。
● CLASS：对应Question的QCLASS，，，指定请求的类型，，，常用值为IN，，，值为0x001。。。。。。
● TTL(Time To Live)资源的有用期：体现你可以将该条RR缓存TLL秒，，，TTL为0体现该RR不可被缓存。。。。。。TTL是一个4字节有符号数，，，可是只使用它大于即是0的部分。。。。。。
● RDLENGTH：一个两字节非负整数，，，用于指定RDATA部分的长度（字节数）。。。。。。
● RDATA：体现一个长度和结构都可变的字段，，，它的详细结构取决于TYPE字段指定的资源类型。。。。。。
DNS响应包如下图所示：
从上图中可知，，，该Answers区段中保存9个资源纪录，，，红框中体现的是主机地点（A类型）资源纪录。。。。。。
域标签label在DNS数据包里被编码，，，每个通俗标签的第一个字节代表这个标签的长度，，，剩下的字母数字字符为标签自己(一些特殊字符也是可以的)，，，可是最终最后的字符一定是以空字节最后(即0x00)，，，用来体现域名的竣事。。。。。。举个例子，，，如下图所示，，，域标签第一个字符是0x03，，，这代表第一个标签长度为3(即0x77 0x77 0x77 == “www”)，，，同理，，，0x62 0x61 0x690x64 0x75 == “baidu”，，，最后可以看到以0x00最后。。。。。。
2、TCP紧迫模式
为了发送主要协议数据,TCP提供了一种称为紧迫模式(urgentmode)的机制，，，TCP协议在数据段中设置URG位,体现进入紧迫模式。。。。。。通过设置紧迫模式，，，发送方可以在发送行列中优先发送这部分的数据，，，并且不必在发送行列中排队，，，而吸收方可以对紧迫模式接纳特殊的处置惩罚。。。。。。这种方法数据禁止易接受被壅闭,效劳器端程序会优先接受这些紧迫的数据，，，而不必举行排队处置惩罚。。。。。。在TCP报文中界说了两个字段来标示紧迫模式，，，一个URG标记，，，该标记体现报文中有紧迫数据，，，另一个标记是紧迫指针，，，它标示紧迫数据在传输数据中偏移位置。。。。。。如下图所示：
下面我们对几个CVSS评分较高的误差举行剖析：
1、CVE-2020-17437
CVE-2020-17437保存于uIP协议栈的uip.c文件的uip_process函数中，，，该函数主要是处置惩罚ip/tcp报文，，，下图是uIP协议栈对TCP报文中带有TCP_URG紧迫指针标识时的处置惩罚代码，，，若是编译时设置了UIP_URGDATA，，，则程序会走到下面的if分支，，，对紧迫指针数据举行专门处置惩罚。。。。。。
可是在默认情形下，，，UIP_URGDATA并没有设置。。。。。。代码会进入到else分支，，，程序会跳过处置惩罚紧迫指针数据，，，并修改uip_len的数值。。。。。。程序在修改uip_len的时间并没有判断紧迫指针的值，，，当uip_len的值特殊小，，，而紧迫指针的值urgp特殊大时，，，就会引起整数溢出，，，导致装备重启或者是越界读写。。。。。。
2、CVE-2020-24338
该误差泛起在picoTCP/IP协议栈中剖析域名label的pico_dns_decompress_name()函数中，，，该函数详细实现如下代码所示：
第95、96行初始化iterator，，，name指向待解压缩的labels，，，dest_iterator指向存放解压出来的labels的缓冲区，，，巨细为256字节。。。。。。第97行最先为while循环，，，读取到字符串最后空字节退出。。。。。。第98行，，，通过iterator&0xC0判断label类型，，，若是为压缩label，，，则通过packet定位到通俗label所在的位置，，，若是为通俗label直接进入else代码块中，，，第107行，，，挪用memcpy将通俗label拷贝到dest_iterator中。。。。。。我们知道dest_iterator缓冲区巨细只有256字节，，，而while循环退出条件为读到字符串最后空字节，，，因此当name长度凌驾256字节时，，，导致dest_iterator缓冲区溢出。。。。。。
3、CVE-2020-24336
该误差泛起在contiki协议栈中的ip64_dns64_4to6()中，，，该函数功效是将ipv4类型的DNS数据包转换成ipv6类型的DNS数据包，，，要害代码如下：
遍历Answer区段并更新到ipv6类型的Answer区段中。。。。。。从第209行最先转换资源纪录，，，详细实现代码如下所示：
首先判断TYPE是否是DNS_TYPE_A，，，DNS_TYPE_A体现该资源纪录为ipv4主机地点，，，然后将对应区段拷贝到acopy中。。。。。。第220行，，，从资源纪录中直接取RDLENGTH，，，前文已先容，，，该区段表征RDATA的长度。。。。。。第227行，，，判断len长度是否即是4，，，这里正常情形，，，len应该为4，，，由于ipv4地点长度为4个字节。。。。。。若是len不即是4，，，则进入else语句中，，，直接挪用memcpy举行RDATA数据拷贝。。。。。。这里是保存问题的，，，Ipv4主机地点长度不即是4，，，并没有验证主机地点的合理性并且len最大为0xFFFF，，，直接拷贝可能导致缓冲区溢出。。。。。。
4、CVE-2020-25111
在使用Nut/Net协议栈的装备中，，，NutDnsGetResourceAll()是处置惩罚DNS请求的函数，，，其中处置惩罚DNS回复的函数是DecodeDnsQuestion()，，，处置惩罚域标签的函数是ScanName()，，，误差就泛起在ScanName()函数中。。。。。。如下图所示，，，cp为指向域名第一个字节的指针(即第一个域标签的长度字节)，，，*npp为即将被剖析的域名buffer，，，通过strlen()将整个域名长度赋值给rc,然后基于rc分派*npp buffer，，，之后通过一个while，，，循环处置惩罚每一个label。。。。。。问题显而易见，，，cp是攻击者可控的，，，由此可以控制*npp的巨细。。。。。。而关于标签的长度，，，即len变量，，，直接从数据包中获得，，，并没有做任何界线检查，，，然后通过while循环处置惩罚。。。。。。因此可以对len设置恣意的值，，，即攻击者对*npp buffer可控的长度。。。。。。由此可以在堆中造成越界写，，，这可导致远程代码执行(RCE)。。。。。。
5、CVE-2020-17443
CVE-2020-17443保存于PicoTCP协议栈pico_icmp6.c文件中。。。。。。问题代码位于pico_icmp6_send_echoreply（）函数中，，，该函数的主要功效是回复ICMPv6应答数据包以响应对端的ICMPv6Echo(ping)请求。。。。。。
我们可以看到，，，第68行，，，replay结构的缓冲巨细基于echo的报文中transport_len变量。。。。。。在第84行，，，程序从echo->payload向reply->payload地点复制了长度为echo->transport_len- 8巨细的数据。。。。。。
注重，，，若是echo->transport_len小于 8，，，echo->transport_len - 8会导致整数溢出，，，memcpy操作会导致缓冲区溢出。。。。。。
在PicoTCP协议栈攻击者通过结构恶意的ICMPv6数据包，，，这个恶意的数据包ICMP报头小于8，，，会导致装备重启或拒绝效劳。。。。。。
误差验证
误差验证视频请审查ADLab公众号
参考链接：
[1] https://www.forescout.com/research-labs/amnesia33/[2]https://www.securityweek.com/amnesia33-vulnerabilities-tcpip-stacks-expose-millions-devices-attacks
[3] https://www.zdnet.com/article/amnesia33-vulnerabilities-impact-millions-of-smart-and-industrial-devices/
[4] https://tools.ietf.org/html/rfc1035
[5] https://us-cert.cisa.gov/ics/advisories/icsa-20-343-01
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ADLab建设于1999年，，，是中国清静行业最早建设的攻防手艺研究实验室之一，，，微软MAPP妄想焦点成员，，，“黑雀攻击”看法首推者。。。。。。阻止现在，，，ADLab已通过CVE累计宣布清静误差近1100个，，，通过 CNVD/CNNVD累计宣布清静误差900余个，，，一连坚持国际网络清静领域一流水准。。。。。。实验室研究偏向涵盖操作系统与应用系统清静研究、移动智能终端清静研究、物联网智能装备清静研究、Web清静研究、工控系统清静研究、云清静研究。。。。。。研究效果应用于产品焦点手艺研究、国家重点科技项目攻关、专业清静效劳等。。。。。。
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