CVE-1999-1415 漏洞分析报告

1. 漏洞概述

CVE-1999-1415 是存在于 DEC ULTRIX 系统 /usr/bin/mail 程序中的一个本地权限提升漏洞。该漏洞影响 ULTRIX 4.2 之前的所有版本。由于 /usr/bin/mail 程序在处理临时文件时存在竞争条件（Race Condition），本地攻击者可以利用此漏洞提升权限，可能获得 root 权限或其他未授权的系统访问能力[citation:6]。

2. 漏洞原理与技术细节

2.1 根本原因：TOCTOU 竞争条件

该漏洞属于 TOCTOU (Time of Check Time of Use) 类型[citation:6]。具体到 /usr/bin/mail，其漏洞代码流程大致如下：

1. 程序使用 mktemp() 函数生成一个临时文件名（例如 /tmp/maXXXXX）[citation:6]。
2. 程序调用 unlink() 删除可能已存在的同名文件以避免冲突[citation:6]。
3. 在 unlink() 之后、使用 fopen() 或 open() 打开该临时文件之前，存在一个时间窗口[citation:6]。
4. 在这个极短的时间窗口内，攻击者可以抢先创建一个指向敏感系统文件（如 /etc/passwd）的符号链接（symlink），其名称与程序即将使用的临时文件名相同[citation:6]。
5. 当程序随后以高权限（例如 setuid root）执行并打开文件进行写入时，实际上会写入攻击者符号链接所指向的敏感文件，从而破坏系统完整性或提升权限[citation:6]。

2.2 ULTRIX 系统特性与漏洞关联

• DEC ULTRIX 是 Digital Equipment Corporation (DEC) 为其 PDP-11, VAX, 和 DECstation 系统开发的 Unix 操作系统。
• 当时的 /usr/bin/mail 工具通常是一个 setuid root 程序，以便能够访问邮件池（mail spool）目录（如 /usr/spool/mail/）并修改用户邮件文件的所有权[citation:6]。
• mktemp() 函数的安全性缺陷：早期实现中，mktemp() 生成临时文件名的方式可能可预测（例如，仅使用进程 PID 和一个字母后缀），这使得攻击者能够相对容易地猜测出下一个临时文件名，从而成功进行符号链接攻击[citation:6]。

3. 漏洞利用

3.1 利用条件

• 攻击者位置：需要具备本地用户访问权限。
• 系统版本：运行 ULTRIX 版本早于 4.2。
• 权限要求：/usr/bin/mail 需设置为 setuid root。

3.2 利用方法

1. 信息收集：攻击者分析或猜测 /usr/bin/mail 生成临时文件的命名模式[citation:6]。
2. 竞争创建：编写程序或脚本，持续监控目标目录（如 /tmp），并尝试在 mail 程序调用 unlink() 之后、open() 之前，快速创建与预期临时文件名同名的符号链接，链接指向目标敏感文件（如 /etc/passwd 或 root 用户的 .rhosts 文件）[citation:6]。
3. 触发执行：通过正常使用 mail 命令或诱导其他用户/进程使用它来触发漏洞代码路径。
4. 结果：如果竞争成功，mail 程序将以 root 权限向攻击者指定的敏感文件写入内容。例如，向 /etc/passwd 写入一个新用户条目或修改 .rhosts 文件都可能使攻击者获得 root 访问权限。

3.3 利用复杂度

此漏洞利用需要精确的时序把握，属于竞争条件攻击。攻击者可能需要多次尝试才能成功，但通过自动化脚本，成功率可以显著提高[citation:6]。

4. 影响评估

• 机密性影响：高（可读取敏感文件）。
• 完整性影响：高（可修改关键系统文件）。
• 可用性影响：高（可能导致系统拒绝服务或完全失控）。
• 权限提升：是，本地普通用户可能获得 root 权限。
• 攻击复杂度：中（需要本地访问和利用竞争条件）。

5. 修复方案

5.1 官方修复

升级系统是根本解决方案。DEC 在 ULTRIX 4.2 及后续版本中修复了此漏洞。用户应升级到不受影响的版本[citation:6]。

5.2 临时缓解措施

如果无法立即升级：

1. 移除 setuid 位（如果功能允许）：谨慎地使用 chmod u-s /usr/bin/mail 命令移除 /usr/bin/mail 的 setuid 权限。注意：这可能会影响正常邮件功能。
2. 使用安全目录：确保临时文件创建在仅对当前用户可写的目录中。
3. 使用更安全的 API：修复此类问题的根本方法是使用更安全的临时文件创建函数，如 mkstemp()，该函数能原子地创建和打开临时文件，有效消除 TOCTOU 竞争窗口[citation:6]。但此修复需修改源代码并重新编译。

6. 现代启示与关联

尽管这是一个较老的漏洞，但其揭示的原理至今仍有重要意义：

• TOCTOU 漏洞仍是操作系统和应用程序安全中的一个重要威胁类别，尤其是在涉及文件系统、共享资源访问的场景中[citation:6]。
• 安全编程实践：开发者应避免使用不安全的函数（如 mktemp()），转而使用更安全的替代品（如 mkstemp() 或 Linux 上的 O_TMPFILE）[citation:6]。
• 最小权限原则：应审慎评估程序是否真的需要 setuid/setgid 权限。

7. 总结

CVE-1999-1415 是早期 Unix 系统中因临时文件处理不当导致的典型本地权限提升漏洞。它利用了 mktemp() 函数生成临时文件名的可预测性和 unlink() 与 open() 操作之间的竞争时间窗口，允许本地攻击者通过符号链接攻击破坏系统文件并获得 root 权限。该漏洞强调了安全编程和原子操作在软件开发中的重要性，其教训对当今的软件开发仍具有参考价值。