Linux内核TCP协议多个SACK功能拒绝服务漏洞分析
发布时间 2019-06-212019年6月18日，Redhat发布安全公告，Linux内核TCP/IP协议栈存在3个安全漏洞（CVE-2019-11477/CVE-2019-11478/CVE-2019-11479），这些漏洞与最大分段大小（MSS）和TCP选择性确认（SACK）功能相关，允许远程攻击者进行拒绝服务攻击。
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丢失可能对TCP吞吐量产生影响。TCP使用累积确认（ACK）方案解决该问题，其中不接收不在滑动窗口左边缘的接收段，这会强制发送方等待往返时间以找出每个丢失的数据包，或者不必要地重新传输已正确接收的段，从而降低整体吞吐量。
最大分段大小（Maximum Segment Size）
MSS（Maximum Segment Size，最大报文段大小）的概念是指TCP层所能够接收的最大分段大小，该值只包括TCP段的数据部分，不包括Option部分。另外，在TCP首部有一个MSS选项，在三次握手过程中，TCP发送端使用该选项告诉对方自己所能接受的最大分段大小。
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。其主要是延迟分段。
GSO(Generic Segmentation Offload)
漏洞原理
CVE-2019-11477
该tcp_skb_cb结构体存放着TCP每个数据包的控制信息，根据注释可知，tcp_gso_segs/size只用于写队列过程中。
结构体最后一个成员是frags[MAX_SKB_FRAGS]数据。MAX_SKB_FRAGS声明如下所示：
数据分片skb_frag_struct结构体如下所示：
在整个协议栈操作过程中，数据包既要进行IP被分片的，又要进行TCP分段。传输数据时，协议栈会根据GSO值，MSS值以及滑动窗口三者之间的大小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：
如果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。
如果启用了SACK，在发生丢包后，接收端会返回SACK块，SACK块中记录着丢失包的序列编号。发送端会解析SACK块中记录的丢失包序列编号，并重新传输，而且在一个滑动窗口中可能包含多个SACK块，SACK块中也可能包含多个skb队列。在TCP重传数据包过程中，可以将多个skb队列合并到一个skb队列中进行重传。
skb_shift()和tcp_shifted_skb()两个函数主要实现该功能。重传过程中多个skb队列合并到一个skb队列中，如果填充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。
行1299，判断tcp_gso_segs和pcount的大小，如果tcp_gas_segs小于pcount，BUG_ON断言触发导致内核崩溃。
补丁中分别判断了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是表示sk_buff结构体中表示payload长度，shift_len表示要合并到skb中的payload。
CVE-2019-11478
补丁在tcp_fragment()函数中加入了最小空间判断。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数据大小都要累加到sk->sk_wmem_queued中，sk->sk_wmem_queued表示为该套接字TCP写队列缓冲区大小。通常在使用时候需要判断该值是否够用。如下所示：
根据注释可知，判断最新排队skb包所需的最小可写空间。补丁中，判断剩余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发送上限才可以正常发送，否则就判定TCP写队列太大。
CVE-2019-11479
避免了攻击者使用极小MSS值。
影响版本及补丁修复
及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：
|
|
禁用sack：
|
|
|
补丁：
|
|
|
CVE-2019-11478 |
影响版本：
|
|
禁用sack：
|
|
|
补丁：
|
|
|
CVE-2019-11479 |
影响版本：
|
|
过滤命令：
关闭tcp_mtu_probing：
|
|
|
补丁：
|
京公网安备11010802024551号