Denegación de servicio remota en los núcleos Linux y FreeBSD

No estamos ante vulnerabilidades que podrían ser aprovechadas en teoría, en circunstancias especiales, si se alinean los planetas… Que pasa a veces con vulnerabilidades de este tipo en el núcleo Linux. Y eso lo sabemos porque Akamai ha realizado un comunicado oficial asegurando que ha parcheado sus sistemas más críticos y está trabajando en parchear el resto en estos momentos. Ambas vulnerabilidades, tanto la de Linux como la de FreeBSD han venido de la mano de Juha-Matti Tilli, un investigador de los Nokia Bell Labs. Estos laboratorios pertenecen a la división de investigación industrial de la famosa “teleco” multinacional Nokia.

Para comprender estas dos vulnerabilidades, es necesario recordar por encima lo básico de redes. Para que la información llegue de un punto a otro del planeta, esta información suele envolverse en varias capas. Literalmente, a cada trozo de información se le pone un prefijo (y a veces un sufijo) que contiene información relativa a esa capa. Y el proceso se repite por cada capa. Cada una de estas capas es responsable de algún aspecto de la comunicación: una contiene información sobre el siguiente nodo al que viajará el paquete, otra contiene información que permite asegurar que no se pierde ningún paquete… Durante el viaje, las capas se van quitando, poniendo y modificando según sea necesario. De hecho, cada dispositivo de red (router, switch, tarjeta de red y el mismo sistema operativo) está preparado para interpretar ciertas capas e ignorar las otras.

En este caso, la vulnerabilidad se encuentra en la forma en la que ambos núcleos manejan el protocolo TCP, hermano del protocolo UDP que aparece en la figura. TCP tiene entre sus responsabilidades dividir en trozos llamados “segmentos” la información que pretende transportar si es demasiado grande para transportarse de una sola vez. Tras dividirse en segmentos, TCP se encarga de que cada segmento tenga un identificador que permita al destinatario juntar los segmentos TCP en el orden correcto y reconstruir la información original. Esto es necesario, ya que los paquetes no tienen por qué llegar en el orden en el que salieron.

Llegados a este punto, ya podemos empezar a entender las vulnerabilidades tal y como la explican los reportes oficiales (el primero Linux y el segundo FreeBSD):

One of the data structures that holds TCP segments uses an inefficient algorithm to reassemble the data. This causes the CPU time spent on segment processing to grow linearly with the number of segments in the reassembly queue.

Juha-Matti Tilli reported that malicious peers could inject tiny packets in out_of_order_queue, forcing very expensive calls to tcp_collapse_ofo_queue() and tcp_prune_ofo_queue() for every incoming packet.

Ambas vulnerabilidades dan a entender el mismo problema subyacente: la reconstrucción de la información original a partir de los segmentos TCP fuera de orden no es demasiado eficiente. Los algoritmos usados para la reconstrucción seguramente funcionan bastante bien en las circunstancias habituales, pues en otro caso se habrían detectado problemas de rendimiento previamente. Pero en casos raros, y especialmente si quieres buscarle las cosquillas, es posible a través de una serie de segmentos TCP especialmente diseñados causar que la reconstrucción tarde demasiado. Lo de “demasiado” significa que para una cantidad relativamente pequeña de segmentos TCP (es decir, con un ancho de banda pequeño) conseguimos usar tiempo del procesador de una forma desproporcionada.

Tanto el código del núcleo de Linux como el de FreeBSD han sido actualizados con sendos parches. En Linux estamos hablando de la versión 4.9 para adelante como las más afectadas, pero con la 4.8 y anteriores vulnerables en menor medida (necesitando más tráfico para causar el mismo efecto). En FreeBSD se ven afectadas todas las versiones. La vulnerabilidad de Linux ha recibido el identificador CVE-2018-5390, mientras que la de FreeBSD ha recibido el CVE-2018-6922.