一、背景和原理

Revolutionary工具开发小组在2011年10月发布了一个在Android 2.2和2.3上获得root权限的方法[1]，并公布了漏洞利用代码zergRush.c[2]。tomken_zhang已经在其博客上发表了两篇文章[3][4]对其分析。本文做进一步梳理和补充。

产生漏洞的主要原因是：具有root权限的vold进程使用了libsysutils.so库，该库的一个函数存在栈溢出，因此可以在root权限执行输入的shellcode。

存在漏洞的函数为FrameworkListener::dispatchCommand，位于源码的\system\core\libsysutils\src\FrameworkListener.cpp中，其中的局部变量argv为固定大小的指针数组，当输入参数的数量超过其大小时，会越界写入栈中。

zergRush.c成功地利用了这一漏洞，并进一步：

1、在/data/local/tmp/下增加一个置了S位的shell；

2、使Android中后续启动的adb进程以root权限运行。

其中第二步的方法是：adb进程最初以root运行，之后调用setuid()降低权限[5]。降权之前，会判断系统属性ro.kernel.qemu，如果该属性位1，则不降权。

二、函数功能概要

die 打印出错信息，退出程序

copy 将一个文件拷贝为另一个文件

remount_data 重新mount一个分区

find_symbol 查找libc.so中导出函数的内存地址

check_addr 确定一个地址中是否包含被禁止的字节

do_fault 构造溢出数据和exploit，并通过socket发送给vold进程

find_rop_gadgets 从libc.so中寻找两个特殊指令序列的地址

checkcrash 调用do_fault，判断其溢出产生的调试信息中是否包含sp

find_stack_addr 调用do_fault，从其溢出产生的调试信息中定位栈地址

do_root 将shell文件的S位置上，并设置ro.kernel.qemu属性为1

main 主函数，完成漏洞利用的所有步骤

三、main函数

395-396: 如果当前程序是以root权限运行，并且程序名为boomsh，则调用do_root，执行附加的两步操作

402-405: 将自身拷贝至/data/local/tmp/boomsh，并设置其权限为0711，将/system/bin/sh拷贝至/data/local/tmp/sh。

407-408: 根据/system/bin/vold文件的大小获得其对应进程中堆的大概地址heap_addr。

410-421: 根据系统版本对heap_addr做微调。如果不是2.2或2.3系统，退出。

423-428: 查询libc.so中system调用的地址，保存至system_ptr。

430-443: 通过checkcrash函数，判断buffsz为16或24时能否成功利用。这里buffsz实际指libsysutils中造成栈溢出的指针数组argv的容量。

445-484: 调用find_stack_addr函数，确定栈地址。反复尝试五次，每次对堆地址heap_addr做微调，直至成功。判断得到的栈地址是否有效。

486-487: kill掉当前的logcat进程，删除/data/local/tmp/crashlog文件。

489-491: 调用find_rop_gadgets函数，在libc.so中寻找指令序列add sp, #108; pop {r4-r7, pc}，将地址保存在stack_pivot；寻找指令pop {r0, pc}，将地址保存在pop_r0。

493-514: 尝试三次，每次调用do_fault，之后判断/data/local/tmp/sh的S位是否置上，一旦置上，则利用成功；否则，微调栈地址heap_addr（加减16）。

516-533: 一旦利用成功，并且系统的ro.kernel.qemu属性已经被置为1，则利用完成，重启的adb进程即可获得root权限。

四、do_root函数

395-396: 若当前程序是以root权限执行的/data/local/tmp/boomsh，则调用do_root函数。

379: 重新mount目录/data。

380: 将/data/local/tmp/sh的所有者设置为root。

381: 将/data/local/tmp/sh的属性设置为04711，注意其S位被置位。

382: 设置系统的ro.kernel.qemu属性为1。

五、find_stack_addr函数

332-333: 清空logcat缓存，删除老的/data/local/tmp/crashlog日志文件。

335-340: 重启一个logcat，将其日志输出至/data/local/tmp/crashlog文件。

342-349: 调用一次do_fault，等待3秒后，读取crashlog文件中的logcat日志。

350-366: 搜索logcat日志中的debug信息，” 4752455a”之前8个字节为栈基址stack_addr，” 5245564f”往之前8个字节为over？，” sp “之后5个字节为栈顶sp。

370-371: jumpsz = over – sp

六、do_fault函数

165: buf是最后发送至vold的shellcode。

169-181: padding是shellcode中的一段填充内容，全部为Z，无意义。长度为padding_sz + 12。padding_sz由108减去jumpsz计算得到。

183-184: 通过socket连到本地的vold进程。

186-190: 将栈地址stack_addr、指令序列1地址stack_pivot、指令序列2地址pop_r0、system调用地址system_ptr、堆地址heap_addr，分别填充到相应的字符串中。

192-198: 开始构造shellcode。注意第195行，这里根据buffsz，也就是尝试出来的溢出数组argv的大小，构造相应数量的输入参数。

200-201: 计算一下/data/local/tmp/boomsh字符串将会出现的地址，这个字符串会作为shellcode的一部分发到栈中，因此可以根据栈地址和偏移计算出来，最后作为system调用的参数。

208: 把上述地址转为字符串s_bsh_addr。

209: 进一步构造shellcode，包括栈地址、堆地址、填充、指令序列2地址、boomsh字符串地址、system调用地址、boomsh字符串等。

214: 将shellcode发送至vold进程。

七、总结

综合来看，zergRush.c的思路如下：

1. 计算出vold的堆地址

2. 查到system调用的地址

3. 尝试出栈缓冲区大小

4. 通过崩溃产生的调试信息，取得栈地址和栈结构信息

5. 在libc.so中找寻跳板指令

6. 根据缓冲区大小、栈结构和上述各种地址，构造出有效的shellcode来，发送到vold

7. shellcode在vold中以root权限运行，它通过system调用运行该利用程序的一个副本boomsh

8. 程序副本boomsh以root权限运行时，会置上shell程序的S位，并设置系统属性ro.kernel.qemu

9. 结束掉adb，后续开启的adb进程将具有root权限

非常典型的缓冲区溢出利用思路，但与PC相比，利用了android中几个特殊之处：

1. vold的溢出会在adb logcat中输出调试信息，这些信息说明了其内存结构，而其他程序可以读取到这些信息；

2. 在ARM架构下，跳板指令有了更多的选择，ret2libc的攻击也可能更容易实现

3. adb的降低权限过程又一次被利用。

最后，我们没有进一步分析shellcode的详细结构和跳转过程，难度已经不大。反而是libsysutils.so这个通用库中的溢出有没有可能造成其他问题，需要进一步分析。

八、参考链接

[1] ieftm. Revolutionary – zergRush local root 2.2/2.3. http://forum.xda-developers.com/showthread.php?t=1296916

[2] revolutionary. zergRush.c. https://github.com/revolutionary/zergRush/blob/master/zergRush.c

[3] tomken_zhang. 漏洞 — zergRush. http://blog.csdn.net/tomken_zhang/article/details/6866260

[4] tomken_zhang. 漏洞 — zergRush (补充). http://blog.csdn.net/tomken_zhang/article/details/6870104

[5] Claud Xiao. Android adb setuid提权漏洞的分析. http://blog.claudxiao.net/2011/04/android-adb-setuid/