Translated ['src/binary-exploitation/linux-kernel-exploitation/posix-cpu

2025-10-10 18:36:50 +00:00 · 2025-09-30 00:43:06 +00:00 · 2025-09-30 00:43:06 +00:00 · 017d44e64b
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+++ b/src/SUMMARY.md
@ -937,3 +937,5 @@
 - [Post Exploitation](todo/post-exploitation.md)
 - [Investment Terms](todo/investment-terms.md)
 - [Cookies Policy](todo/cookies-policy.md)
+
+  - [Posix Cpu Timers Toctou Cve 2025 38352](linux-hardening/privilege-escalation/linux-kernel-exploitation/posix-cpu-timers-toctou-cve-2025-38352.md)
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+++ b/src/binary-exploitation/linux-kernel-exploitation/posix-cpu-timers-toctou-cve-2025-38352.md
@ -0,0 +1,195 @@
+# POSIX CPU Timers TOCTOU race (CVE-2025-38352)
+
+{{#include ../../../banners/hacktricks-training.md}}
+
+Esta página documenta una TOCTOU race en Linux/Android POSIX CPU timers que puede corromper el estado del timer y provocar el crash del kernel, y bajo ciertas circunstancias puede dirigirse hacia privilege escalation.
+
+- Componente afectado: kernel/time/posix-cpu-timers.c
+- Primitiva: expiry vs deletion race under task exit
+- Dependiente de la configuración: CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n (IRQ-context expiry path)
+
+Breve repaso interno (relevante para exploitation)
+- Tres relojes de CPU impulsan el accounting de los timers vía cpu_clock_sample():
+- CPUCLOCK_PROF: utime + stime
+- CPUCLOCK_VIRT: utime only
+- CPUCLOCK_SCHED: task_sched_runtime()
+- La creación del timer enlaza un timer a una tarea/pid e inicializa los nodos de timerqueue:
+```c
+static int posix_cpu_timer_create(struct k_itimer *new_timer) {
+struct pid *pid;
+rcu_read_lock();
+pid = pid_for_clock(new_timer->it_clock, false);
+if (!pid) { rcu_read_unlock(); return -EINVAL; }
+new_timer->kclock = &clock_posix_cpu;
+timerqueue_init(&new_timer->it.cpu.node);
+new_timer->it.cpu.pid = get_pid(pid);
+rcu_read_unlock();
+return 0;
+}
+```
+- Arming inserta entradas en una per-base timerqueue y puede actualizar la next-expiry cache:
+```c
+static void arm_timer(struct k_itimer *timer, struct task_struct *p) {
+struct posix_cputimer_base *base = timer_base(timer, p);
+struct cpu_timer *ctmr = &timer->it.cpu;
+u64 newexp = cpu_timer_getexpires(ctmr);
+if (!cpu_timer_enqueue(&base->tqhead, ctmr)) return;
+if (newexp < base->nextevt) base->nextevt = newexp;
+}
+```
+- La ruta rápida evita el procesamiento costoso a menos que las expiraciones en caché indiquen una posible activación:
+```c
+static inline bool fastpath_timer_check(struct task_struct *tsk) {
+struct posix_cputimers *pct = &tsk->posix_cputimers;
+if (!expiry_cache_is_inactive(pct)) {
+u64 samples[CPUCLOCK_MAX];
+task_sample_cputime(tsk, samples);
+if (task_cputimers_expired(samples, pct))
+return true;
+}
+return false;
+}
+```
+- Expiration recopila timers expirados, los marca como disparados, los mueve fuera de la cola; la entrega real se difiere:
+```c
+#define MAX_COLLECTED 20
+static u64 collect_timerqueue(struct timerqueue_head *head,
+struct list_head *firing, u64 now) {
+struct timerqueue_node *next; int i = 0;
+while ((next = timerqueue_getnext(head))) {
+struct cpu_timer *ctmr = container_of(next, struct cpu_timer, node);
+u64 expires = cpu_timer_getexpires(ctmr);
+if (++i == MAX_COLLECTED || now < expires) return expires;
+ctmr->firing = 1;                           // critical state
+rcu_assign_pointer(ctmr->handling, current);
+cpu_timer_dequeue(ctmr);
+list_add_tail(&ctmr->elist, firing);
+}
+return U64_MAX;
+}
+```
+Dos modos de procesamiento de expiración
+- CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=y: la expiración se difiere mediante task_work en la tarea objetivo
+- CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n: la expiración se maneja directamente en el contexto de IRQ
+```c
+void run_posix_cpu_timers(void) {
+struct task_struct *tsk = current;
+__run_posix_cpu_timers(tsk);
+}
+#ifdef CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK
+static inline void __run_posix_cpu_timers(struct task_struct *tsk) {
+if (WARN_ON_ONCE(tsk->posix_cputimers_work.scheduled)) return;
+tsk->posix_cputimers_work.scheduled = true;
+task_work_add(tsk, &tsk->posix_cputimers_work.work, TWA_RESUME);
+}
+#else
+static inline void __run_posix_cpu_timers(struct task_struct *tsk) {
+lockdep_posixtimer_enter();
+handle_posix_cpu_timers(tsk);                  // IRQ-context path
+lockdep_posixtimer_exit();
+}
+#endif
+```
+En la ruta IRQ-context, la firing list se procesa fuera de sighand
+```c
+static void handle_posix_cpu_timers(struct task_struct *tsk) {
+struct k_itimer *timer, *next; unsigned long flags, start;
+LIST_HEAD(firing);
+if (!lock_task_sighand(tsk, &flags)) return;   // may fail on exit
+do {
+start = READ_ONCE(jiffies); barrier();
+check_thread_timers(tsk, &firing);
+check_process_timers(tsk, &firing);
+} while (!posix_cpu_timers_enable_work(tsk, start));
+unlock_task_sighand(tsk, &flags);              // race window opens here
+list_for_each_entry_safe(timer, next, &firing, it.cpu.elist) {
+int cpu_firing;
+spin_lock(&timer->it_lock);
+list_del_init(&timer->it.cpu.elist);
+cpu_firing = timer->it.cpu.firing;         // read then reset
+timer->it.cpu.firing = 0;
+if (likely(cpu_firing >= 0)) cpu_timer_fire(timer);
+rcu_assign_pointer(timer->it.cpu.handling, NULL);
+spin_unlock(&timer->it_lock);
+}
+}
+```
+Root cause: TOCTOU between IRQ-time expiry and concurrent deletion under task exit
+Preconditions
+- CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK is disabled (IRQ path in use)
+- The target task is exiting but not fully reaped
+- Another thread concurrently calls posix_cpu_timer_del() for the same timer
+
+Sequence
+1) update_process_times() triggers run_posix_cpu_timers() in IRQ context for the exiting task.
+2) collect_timerqueue() sets ctmr->firing = 1 and moves the timer to the temporary firing list.
+3) handle_posix_cpu_timers() drops sighand via unlock_task_sighand() to deliver timers outside the lock.
+4) Immediately after unlock, the exiting task can be reaped; a sibling thread executes posix_cpu_timer_del().
+5) In this window, posix_cpu_timer_del() may fail to acquire state via cpu_timer_task_rcu()/lock_task_sighand() and thus skip the normal in-flight guard that checks timer->it.cpu.firing. Deletion proceeds as if not firing, corrupting state while expiry is being handled, leading to crashes/UB.
+
+Why TASK_WORK mode is safe by design
+- With CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=y, expiry is deferred to task_work; exit_task_work runs before exit_notify, so the IRQ-time overlap with reaping does not occur.
+- Even then, if the task is already exiting, task_work_add() fails; gating on exit_state makes both modes consistent.
+
+Fix (Android common kernel) and rationale
+- Add an early return if current task is exiting, gating all processing:
+```c
+// kernel/time/posix-cpu-timers.c (Android common kernel commit 157f357d50b5038e5eaad0b2b438f923ac40afeb)
+if (tsk->exit_state)
+return;
+```
+- Esto evita entrar en handle_posix_cpu_timers() para tareas que están saliendo, eliminando la ventana donde posix_cpu_timer_del() podría pasar por alto it.cpu.firing y race con el procesamiento de expiración.
+
+Impact
+- La corrupción de memoria del kernel de las timer structures durante la expiración/eliminación concurrente puede provocar fallos inmediatos (DoS) y es una primitiva potente hacia privilege escalation debido a las oportunidades de manipular arbitrariamente el estado del kernel.
+
+Triggering the bug (safe, reproducible conditions)
+Build/config
+- Asegúrate de CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n y usa un kernel sin el fix de gating de exit_state.
+
+Runtime strategy
+- Apunta a un hilo que esté a punto de salir y adjunta un CPU timer a él (reloj por hilo o a nivel de proceso):
+- Para por-hilo: timer_create(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID, ...)
+- Para a nivel de proceso: timer_create(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, ...)
+- Arma el timer con una expiración inicial muy corta y un intervalo pequeño para maximizar las entradas en la ruta IRQ-path:
+```c
+static timer_t t;
+static void setup_cpu_timer(void) {
+struct sigevent sev = {0};
+sev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;    // delivery type not critical for the race
+sev.sigev_signo = SIGUSR1;
+if (timer_create(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID, &sev, &t)) perror("timer_create");
+struct itimerspec its = {0};
+its.it_value.tv_nsec = 1;           // fire ASAP
+its.it_interval.tv_nsec = 1;        // re-fire
+if (timer_settime(t, 0, &its, NULL)) perror("timer_settime");
+}
+```
+- Desde un hilo hermano, eliminar concurrentemente el mismo temporizador mientras el hilo objetivo termina:
+```c
+void *deleter(void *arg) {
+for (;;) (void)timer_delete(t);     // hammer delete in a loop
+}
+```
+- Amplificadores de race: alta tasa de ticks del scheduler, carga de CPU elevada, ciclos repetidos de salida/recreación de hilos. El crash típicamente se manifiesta cuando posix_cpu_timer_del() deja de notar el firing debido a que falla la búsqueda/bloqueo de la tarea justo después de unlock_task_sighand().
+
+Detección y endurecimiento
+- Mitigación: aplicar el guard exit_state; preferir habilitar CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK cuando sea posible.
+- Observabilidad: añadir tracepoints/WARN_ONCE alrededor de unlock_task_sighand()/posix_cpu_timer_del(); alertar cuando se observe it.cpu.firing==1 junto con fallos en cpu_timer_task_rcu()/lock_task_sighand(); vigilar inconsistencias en timerqueue alrededor de la salida de la tarea.
+
+Puntos clave de auditoría (para revisores)
+- update_process_times() → run_posix_cpu_timers() (IRQ)
+- __run_posix_cpu_timers() selección (TASK_WORK vs IRQ path)
+- collect_timerqueue(): establece ctmr->firing y mueve nodos
+- handle_posix_cpu_timers(): suelta sighand antes del bucle de firing
+- posix_cpu_timer_del(): depende de it.cpu.firing para detectar expiración en vuelo; esta comprobación se omite cuando la búsqueda/bloqueo de la tarea falla durante exit/reap
+
+Notas para investigación de explotación
+- El comportamiento divulgado es una primitiva fiable para provocar crash del kernel; convertirla en una escalada de privilegios suele requerir una superposición adicional controlable (object lifetime o influencia write-what-where) que queda fuera del alcance de este resumen. Trate cualquier PoC como potencialmente desestabilizadora y ejecútela solo en emuladores/VMs.
+
+## References
+- [Race Against Time in the Kernel’s Clockwork (StreyPaws)](https://streypaws.github.io/posts/Race-Against-Time-in-the-Kernel-Clockwork/)
+- [Android security bulletin – September 2025](https://source.android.com/docs/security/bulletin/2025-09-01)
+- [Android common kernel patch commit 157f357d50b5…](https://android.googlesource.com/kernel/common/+/157f357d50b5038e5eaad0b2b438f923ac40afeb%5E%21/#F0)
+
+{{#include ../../../banners/hacktricks-training.md}}
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+# POSIX CPU Timers TOCTOU race (CVE-2025-38352)
+
+{{#include ../../../banners/hacktricks-training.md}}
+
+Esta página documenta una condición de carrera TOCTOU en los POSIX CPU timers de Linux/Android que puede corromper el estado del temporizador y provocar un crash del kernel, y que en algunas circunstancias puede dirigirse hacia una escalada de privilegios.
+
+- Componente afectado: kernel/time/posix-cpu-timers.c
+- Primitiva: expiry vs deletion race bajo task exit
+- Dependiente de la configuración: CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n (IRQ-context expiry path)
+
+Breve repaso de internals (relevante para la explotación)
+- Tres relojes de CPU impulsan la contabilidad para los timers vía cpu_clock_sample():
+- CPUCLOCK_PROF: utime + stime
+- CPUCLOCK_VIRT: utime only
+- CPUCLOCK_SCHED: task_sched_runtime()
+- La creación del timer enlaza un timer a una task/pid e inicializa los nodos de timerqueue:
+```c
+static int posix_cpu_timer_create(struct k_itimer *new_timer) {
+struct pid *pid;
+rcu_read_lock();
+pid = pid_for_clock(new_timer->it_clock, false);
+if (!pid) { rcu_read_unlock(); return -EINVAL; }
+new_timer->kclock = &clock_posix_cpu;
+timerqueue_init(&new_timer->it.cpu.node);
+new_timer->it.cpu.pid = get_pid(pid);
+rcu_read_unlock();
+return 0;
+}
+```
+- Arming inserta en un per-base timerqueue y puede actualizar la next-expiry cache:
+```c
+static void arm_timer(struct k_itimer *timer, struct task_struct *p) {
+struct posix_cputimer_base *base = timer_base(timer, p);
+struct cpu_timer *ctmr = &timer->it.cpu;
+u64 newexp = cpu_timer_getexpires(ctmr);
+if (!cpu_timer_enqueue(&base->tqhead, ctmr)) return;
+if (newexp < base->nextevt) base->nextevt = newexp;
+}
+```
+- La ruta rápida evita el procesamiento costoso a menos que las expiraciones en caché indiquen una posible activación:
+```c
+static inline bool fastpath_timer_check(struct task_struct *tsk) {
+struct posix_cputimers *pct = &tsk->posix_cputimers;
+if (!expiry_cache_is_inactive(pct)) {
+u64 samples[CPUCLOCK_MAX];
+task_sample_cputime(tsk, samples);
+if (task_cputimers_expired(samples, pct))
+return true;
+}
+return false;
+}
+```
+- Expiración recopila timers expirados, los marca como activados, los mueve fuera de la cola; la entrega real se difiere:
+```c
+#define MAX_COLLECTED 20
+static u64 collect_timerqueue(struct timerqueue_head *head,
+struct list_head *firing, u64 now) {
+struct timerqueue_node *next; int i = 0;
+while ((next = timerqueue_getnext(head))) {
+struct cpu_timer *ctmr = container_of(next, struct cpu_timer, node);
+u64 expires = cpu_timer_getexpires(ctmr);
+if (++i == MAX_COLLECTED || now < expires) return expires;
+ctmr->firing = 1;                           // critical state
+rcu_assign_pointer(ctmr->handling, current);
+cpu_timer_dequeue(ctmr);
+list_add_tail(&ctmr->elist, firing);
+}
+return U64_MAX;
+}
+```
+Dos modos de procesamiento de expiraciones
+- CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=y: la expiración se difiere vía task_work en la tarea objetivo
+- CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n: la expiración se maneja directamente en el contexto IRQ
+```c
+void run_posix_cpu_timers(void) {
+struct task_struct *tsk = current;
+__run_posix_cpu_timers(tsk);
+}
+#ifdef CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK
+static inline void __run_posix_cpu_timers(struct task_struct *tsk) {
+if (WARN_ON_ONCE(tsk->posix_cputimers_work.scheduled)) return;
+tsk->posix_cputimers_work.scheduled = true;
+task_work_add(tsk, &tsk->posix_cputimers_work.work, TWA_RESUME);
+}
+#else
+static inline void __run_posix_cpu_timers(struct task_struct *tsk) {
+lockdep_posixtimer_enter();
+handle_posix_cpu_timers(tsk);                  // IRQ-context path
+lockdep_posixtimer_exit();
+}
+#endif
+```
+En la ruta del contexto IRQ, la firing list se procesa fuera de sighand
+```c
+static void handle_posix_cpu_timers(struct task_struct *tsk) {
+struct k_itimer *timer, *next; unsigned long flags, start;
+LIST_HEAD(firing);
+if (!lock_task_sighand(tsk, &flags)) return;   // may fail on exit
+do {
+start = READ_ONCE(jiffies); barrier();
+check_thread_timers(tsk, &firing);
+check_process_timers(tsk, &firing);
+} while (!posix_cpu_timers_enable_work(tsk, start));
+unlock_task_sighand(tsk, &flags);              // race window opens here
+list_for_each_entry_safe(timer, next, &firing, it.cpu.elist) {
+int cpu_firing;
+spin_lock(&timer->it_lock);
+list_del_init(&timer->it.cpu.elist);
+cpu_firing = timer->it.cpu.firing;         // read then reset
+timer->it.cpu.firing = 0;
+if (likely(cpu_firing >= 0)) cpu_timer_fire(timer);
+rcu_assign_pointer(timer->it.cpu.handling, NULL);
+spin_unlock(&timer->it_lock);
+}
+}
+```
+Root cause: TOCTOU between IRQ-time expiry and concurrent deletion under task exit
+Preconditions
+- CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK is disabled (IRQ path in use)
+- La tarea objetivo está saliendo pero no ha sido completamente liberada
+- Otro hilo llama concurrentemente a posix_cpu_timer_del() para el mismo timer
+
+Sequence
+1) update_process_times() triggers run_posix_cpu_timers() in IRQ context for the exiting task.
+2) collect_timerqueue() sets ctmr->firing = 1 and moves the timer to the temporary firing list.
+3) handle_posix_cpu_timers() drops sighand via unlock_task_sighand() to deliver timers outside the lock.
+4) Immediately after unlock, the exiting task can be reaped; a sibling thread executes posix_cpu_timer_del().
+5) In this window, posix_cpu_timer_del() may fail to acquire state via cpu_timer_task_rcu()/lock_task_sighand() and thus skip the normal in-flight guard that checks timer->it.cpu.firing. Deletion proceeds as if not firing, corrupting state while expiry is being handled, leading to crashes/UB.
+
+Why TASK_WORK mode is safe by design
+- With CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=y, expiry is deferred to task_work; exit_task_work runs before exit_notify, so the IRQ-time overlap with reaping does not occur.
+- Even then, if the task is already exiting, task_work_add() fails; conditioning on exit_state makes both modes consistent.
+
+Fix (Android common kernel) and rationale
+- Añadir un retorno temprano si la tarea actual está saliendo, condicionando todo el procesamiento:
+```c
+// kernel/time/posix-cpu-timers.c (Android common kernel commit 157f357d50b5038e5eaad0b2b438f923ac40afeb)
+if (tsk->exit_state)
+return;
+```
+- Esto evita entrar en handle_posix_cpu_timers() para tareas que están saliendo, eliminando la ventana donde posix_cpu_timer_del() podría pasar por alto it.cpu.firing y provocar una condición de carrera con el procesamiento de expiración.
+
+Impacto
+- La corrupción de memoria del kernel en las estructuras de timer durante la expiración/eliminación concurrente puede provocar crashes inmediatos (DoS) y constituye un primitivo poderoso para la escalada de privilegios debido a las oportunidades de manipulación arbitraria del estado del kernel.
+
+Desencadenar el bug (condiciones seguras y reproducibles)
+Build/config
+- Asegúrese de CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n y use un kernel sin la corrección de gating de exit_state.
+
+Estrategia en tiempo de ejecución
+- Apunte a un hilo que esté a punto de salir y adjúntele un CPU timer (por hilo o reloj por proceso):
+- For per-thread: timer_create(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID, ...)
+- For process-wide: timer_create(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, ...)
+- Actívelo con una expiración inicial muy corta y un intervalo pequeño para maximizar las entradas por IRQ-path:
+```c
+static timer_t t;
+static void setup_cpu_timer(void) {
+struct sigevent sev = {0};
+sev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;    // delivery type not critical for the race
+sev.sigev_signo = SIGUSR1;
+if (timer_create(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID, &sev, &t)) perror("timer_create");
+struct itimerspec its = {0};
+its.it_value.tv_nsec = 1;           // fire ASAP
+its.it_interval.tv_nsec = 1;        // re-fire
+if (timer_settime(t, 0, &its, NULL)) perror("timer_settime");
+}
+```
+- Desde un thread hermano, eliminar concurrentemente el mismo timer mientras el thread objetivo finaliza:
+```c
+void *deleter(void *arg) {
+for (;;) (void)timer_delete(t);     // hammer delete in a loop
+}
+```
+- Amplificadores de condiciones de carrera: alta tasa de ticks del scheduler, carga de CPU, ciclos repetidos de salida/recreación de hilos. El crash típicamente se manifiesta cuando posix_cpu_timer_del() deja de detectar el firing debido a un fallo en la búsqueda/bloqueo de la tarea justo después de unlock_task_sighand().
+
+Detection and hardening
+- Mitigation: aplicar el guard exit_state; preferir habilitar CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK cuando sea factible.
+- Observability: añadir tracepoints/WARN_ONCE alrededor de unlock_task_sighand()/posix_cpu_timer_del(); alertar cuando se observe it.cpu.firing==1 junto con fallos en cpu_timer_task_rcu()/lock_task_sighand(); vigilar inconsistencias en el timerqueue alrededor de la salida de la tarea.
+
+Audit hotspots (for reviewers)
+- update_process_times() → run_posix_cpu_timers() (IRQ)
+- __run_posix_cpu_timers() selection (TASK_WORK vs IRQ path)
+- collect_timerqueue(): sets ctmr->firing and moves nodes
+- handle_posix_cpu_timers(): drops sighand before firing loop
+- posix_cpu_timer_del(): relies on it.cpu.firing to detect in-flight expiry; this check is skipped when task lookup/lock fails during exit/reap
+
+Notes for exploitation research
+- The disclosed behavior is a reliable kernel crash primitive; turning it into privilege escalation typically needs an additional controllable overlap (object lifetime or write-what-where influence) beyond the scope of this summary. Treat any PoC as potentially destabilizing and run only in emulators/VMs.
+
+## Referencias
+- [Race Against Time in the Kernel’s Clockwork (StreyPaws)](https://streypaws.github.io/posts/Race-Against-Time-in-the-Kernel-Clockwork/)
+- [Android security bulletin – September 2025](https://source.android.com/docs/security/bulletin/2025-09-01)
+- [Android common kernel patch commit 157f357d50b5…](https://android.googlesource.com/kernel/common/+/157f357d50b5038e5eaad0b2b438f923ac40afeb%5E%21/#F0)
+
+{{#include ../../../banners/hacktricks-training.md}}