一种 SonicWall nsv 虚拟机的解包方法

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最近 SonicWall 官方发布了影响 SonicOS 的数个缓冲区溢出漏洞,编号 CVE-2021-20048、CVE-2021-20046 等。在研究复现过程中发现针对此设备的解包思路比较有趣,所以在这里分享给大家。

 

固件获取

该设备固件前段时间可以从 mysonicwall 网站上获取,但目前 sonicwall 下架了 nsv200(SonicOS GEN6) 相关固件,所以这里提供旧版固件的网盘链接(提取码:1a30),感兴趣的朋友可以自行下载。

 

安装和配置

用 VMWare 打开 ova 文件,一路确定并等待开机完成。虚拟机会从 DHCP 自动获取到 IP 地址,访问可以看到登录界面:

默认用户名和密码:admin:password

 

解包

启动分析

sonicwall nsv 的默认终端是一个自定义 CLI 程序,不提供 Linux root shell,所以想要得到关键文件,必须解包固件。

查看虚拟机的启动过程,输出很少的信息之后就会出现 sonicwall logo

厂商使用这种方式遮蔽了系统启动时输出的信息,只能直接从固件下手。

找到虚拟机的 vmdk 磁盘文件,使用 7-zip 打开,可以看到内部有数个分区文件

这里也可尝试直接将磁盘挂载到已有的 Linux 虚拟机上,虚拟机设置 -> 添加 -> 硬盘 -> SCSI -> 使用现有虚拟磁盘 -> 选择 sonicwall vmdk 文件 -> 保持现有格式

挂载之后分区状态如下

系统识别到 4 个分区,但是全部加密,猜测文件系统就位于其中一个分区内。

ls 查看 /dev/ 目录下信息,发现还有 sdb1、2 等没有在文件管理器显示出来,尝试手动挂载

sudo mount /dev/sdb1 ./test

第一个分区存放了 BOOT 相关文件,并有一个 coreos 目录,可能是基于开源项目制作的。在 boot 分区中我们发现虚拟机使用了 GRUB 引导系统启动,GRUB 是一个常见的启动引导程序,它具有命令行功能。根据官方文档,当系统引导失败时会自动进入 GRUB 救援模式,可以执行一些和文件系统相关的操作。

加密方式

明确了后续思路,我们还需要知道分区的加密方式是什么。

用 7-zip 解压出其中一个较小的加密分区 OEM.img,然后加载到 16 进制编辑器看到文件开头是 LUKS

LUKS 是一种磁盘加密标准,nsv 设备使用 LUKS 实现了全盘加密。

网络上存在一些 LUKS 全盘加密的解密方法,可以进入 GRUB 的救援模式命令行并使用 cryptomount 命令&密码解密。但目前还不知道加密密码是什么,需要研究一下 LUKS 的加密逻辑。

既然系统可以正常启动,说明在引导阶段就通过某种方式解密了各个分区。参考分区的加密方式,密码应该被保存在 luks 相关的模块中。

关于 LUKS 解密的具体逻辑可参考它的项目源码,解密关键函数是 grub_crypto_pbkdf2,原型如下

grub_crypto_pbkdf2 (const struct gcry_md_spec *md,
            const grub_uint8_t *P, grub_size_t Plen,
            const grub_uint8_t *S, grub_size_t Slen,
            unsigned int c,
            grub_uint8_t *DK, grub_size_t dkLen)

其中第二个参数是用于解密分区的密钥。

在 BOOT 分区搜索正好可以找到 luks.mod 模块,将它解压,然后用 IDA 分析,通过交叉引用找到解密相关代码

grub_real_dprintf("disk/luks.c", 246LL, "luks", "Trying keyslot %d\n", k);
v32 = grub_crypto_pbkdf2(*(a2 + 88), a4, v43, v31, 32LL, _byteswap_ulong(*(v31 - 1)), v51, v38);

我们看到解密时会输出 log 信息 “Trying keyslot xx”,而变量 a4 应该就是 key。

提取密钥

为了解密分区,需要通过某种手段获取模块中的密钥,而密钥又保存在 luks 模块中,所以具体思路是进入 GRUB 命令行,然后加载和解密相关的各个模块,接着利用调试器附加到 luks.mod 上,尝试中断在 grub_crypto_pbkdf2 函数,并提取其参数。

为了能完成上述操作,首先我们需要一种能够在启动虚拟机后从外部修改文件的方式。这一点可利用 qemu-nbd 实现。

其次还要支持调试器,用于调试 luks 相关模块。可以利用 Linux 下虚拟化平台 QEMU/KVM 虚拟机实现。

工具配置

安装 qemu-utils 和 KVM & VMM

sudo apt install qemu-utils
sudo apt install qemu-kvm libvirt-daemon-system libvirt-clients bridge-utils virtinst virt-manager

转换镜像

vmware 使用的是 vmdk 虚拟磁盘镜像,为了使用 qemu-nbd 修改镜像,首先要把 vmdk 转换成 qcow2 格式。

qemu-img convert -f vmdk ./image.vmdk -O qcow2 sonicwall.qcow2

配置虚拟机

注:虚拟机需要开启 Intel-VTx 或 AMD-V 支持。

将转换之后的镜像使用 qemu-nbd 挂载到本地

sudo modprobe nbd max_part=8    # 加载 nbd 模块
sudo qemu-nbd --connect=/dev/nbd0 ./sonicwall.qcow2    # 挂载镜像
sudo fdisk /dev/nbd0 -l    # 查看分区信息

此时已经成功挂载。

然后导入挂载的镜像到 KVM 虚拟机,在 VMM 中添加一个虚拟机,导入现有磁盘映像 -> 存储路径:/dev/nbd0

配置调试接口

和 vmware 一样,KVM 也支持对虚拟机添加调试接口,在终端输入命令

virsh edit <虚拟机名称>

进入命令行模式,随意选择一个编辑器修改配置文件。

修改 \<domain type=’kvm’\> 为

<domain type='kvm'
        xmlns:qemu='http://libvirt.org/schemas/domain/qemu/1.0' >
        <qemu:commandline>
        <qemu:arg value='-gdb'/>
        <qemu:arg value='tcp::12345'/>
        </qemu:commandline>

这样当虚拟机启动之后就可以用 gdb 附加到 localhost:12345 对其进行调试了。

进入救援模式

我们重命名 boot 分区中的一些文件,当 GRUB 引导时就会由于找不到关键文件而进入救援模式。

首先挂载 nbd 中的 BOOT 分区到本地目录。

sudo mount /dev/nbd0p1 ./test

然后进入 /coreos/grub 目录,并重命名其中的三个目录

mv i386-pc i386-pc-bak
mv x86_64-efi x86_64-efi-bak
mv x86_64-xen x86_64-xen-bak
sync
sync

启动虚拟机,此时系统会自动进入救援模式。

这里可用 TAB 键看看有哪些可用的命令。

ls 命令显示分区列表

使用解密功能

解密分区命令为 cryptomount,不过在使用之前需要恢复 BOOT 分区中的目录名。

mv ./i386-pc-bak i386-pc     
mv x86_64-efi-bak x86_64-efi     
mv x86_64-xen-bak x86_64-xen
sync
sync

使用 cryptomount 尝试解密 (hd0,gpt3) 报错

这是因为相关模块没加载,需要手动将部分模块加载一遍,经过测试,至少要加载 gcry_rijndael、luks、gcry_sha256 三个模块

insmod luks
insmod gcry_rijndael
insmod gcry_sha256

然后再对 gpt3 分区进行解密

cryptomount (hd0,gpt3)

这样解密成功,还可以加载 ext2 模块并用 ls 命令查看文件系统结构

调试 luks 模块

在救援模式下已经成功解密分区,但无法将文件提取出来,所以需要调试 LUKS 模块取得相关密钥,再挂载镜像到普通的 Linux 系统解密。

重新启动虚拟机,然后另开一个终端,启动 gdb,并附加到当前虚拟机

target remote 0:12345
continue

加载 gcry_rijndael 等模块,之后通过搜索 LUKS.mod 中特殊字符串来定位关键代码

find 0,0x8000000,"Trying keyslot %d\n"

这里找到两个结果,依次从每个地址附近查找关键代码,例如进行以下搜索

x /30i 0x7f56fb7 - 0xbf0

继续向下找到关键函数开头

根据指令偏移量找到关键位置

这些指令序列和 IDA 对应位置相同

在 call 指令下断点,然后让系统继续运行,接着在命令行中解密 gpt3 分区,gdb 将会断下

此时 rcx 寄存器值表示密钥的长度,而在 rdx 寄存器指向的地址中就能找到解密分区使用的密钥

解密文件

我们已经获取解密 gpt3 分区的密钥,接下来可以在本地 Linux 系统中尝试解密分区。

将 vmdk 重新挂载到本地 Linux 系统,并把调试得到的密钥保存到一个文件中,然后执行以下命令尝试解密。

cat key_p3 | sudo cryptsetup luksOpen /dev/sdb3 p3    # 解密分区
dd if=/dev/mapper/p3 of=./part3    # 某些情况下挂载分区会报错,我们将分区拷贝到  Windows 下解压

将生成的 part3 分区文件解压即可得到解密后的文件系统

同理,对于剩下的几个加密分区也能通过同样的方式实现解密。

 

参考文章

qemu-nbd技术分析

Decrypt and mount LUKS volume in GRUB rescue mode

Linux的磁盘加密技术LUKS

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