SACK Panic: DoS a través de TCP/IP en el kernel Linux

El investigador de seguridad Jonathan Looney, de Netflix, ha descubierto varias vulnerabilidades en la implementación de TCP/IP del kernel Linux que permitirían a un atacante remoto provocar denegaciones de servicio en los sistemas que trabajen con las versiones del núcleo afectadas.

La vulnerabilidad más crítica, bautizada como «SACK Panic» y etiquetada con CVE-2019-11477, debe su nombre a los paquetes de reconocimiento selectivo (SACK). Este protocolo se define en el RFC 2018 y RFC 2883, y trata de solventar el problema de las retransmisiones innecesarias de paquetes durante una conexión TCP. Cuando el envío de un segmento falla, se solicita la retransmisión de ese segmento mediante un paquete ACK con el número del último fragmento recibido. Aunque los subsiguientes segmentos se hayan recibido correctamente, el servidor volverá a retransmitirlos en orden. Para solucionar este problema de optimización se utiliza la trama SACK, que se envía junto con el ACK duplicado (utilizado para solicitar la retransmisión), indicando el rango de tramas que sí se han recibido correctamente. Con esta información, el servidor ya puede retransmitir sólo los paquetes que no se han recibido, optimizando así la comunicación.

Otro concepto que debemos definir es el de «tamaño de segmento máximo» (MSS). El MSS es un parámetro que se envía en las cabeceras TCP de cada paquete y especifica el tamaño máximo (en bytes) que se puede recibir sin fragmentar. Valores elevados en el MSS podrían provocar más fragmentación y en consecuencia una reducción de la velocidad.

Pasaremos ahora a explicar detalladamente la vulnerabilidad:

En la implementación de TCP/IP del kernel Linux se utiliza una estructura llamada Socket Buffer (SKB). Básicamente es una lista enlazada de buffers que almacenan paquetes de red. Esta lista se utiliza para guardar la cola de transmisión, la cola de recepción, cola de paquetes SACK, etc. Las estructuras SKB pueden almacenar los datos fragmentados, en un máximo de 17 fragmentos como se define en su fichero de cabecera:

Cuando un paquete debe ser enviado, se guarda información de control en una estructura como la siguiente, utilizada para instruir cómo se realizará el envío:

De esta estructura, debemos fijarnos en los campos ‘tcp_gso_segs‘ y ‘tcp_gso_size‘, que se utilizan para almacenar información relativa a la fragmentación de los paquetes.

Pues bien, cuando la descarga de segmentación (TSO) está activa y el mecanismo de retransmisión SACK habilitado, puede producirse una situación en la que alguna estructura SKB alcance el número máximo de fragmentos permitido y se provoque un desbordamiento de entero en ‘tcp_gso_segs’, resultando en un kernel panic.

Un atacante remoto podría favorecer estas condiciones configurando el MSS de la conexión TCP al mínimo y enviando una secuencia de paquetes SACK especialmente manipulada. Un MSS mínimo, dejaría sólo 8 bytes libres por segmento, lo que elevaría el número de tramas TCP necesarias para enviar toda la información.

Las versiones 2.6.29 y posteriores del kernel Linux son vulnerables. Netflix ha publicado un parche para corregir el fallo:

• kernel Linux 2.6.29: PATCH_net_1_4.patch
• kernel Linux 4.14: PATCH_net_1_4.patch + PATCH_net_1a.patch

Las otras dos vulnerabilidades identificadas han sido etiquetadas con CVE-2019-11478 y CVE-2019-11479 respectivamente y se consideran de gravedad media. La primera también está relacionada con los paquetes SACK, y permitiría a un atacante remoto segmentar la cola de retransmisiones ralentizando el envío de paquetes SACK (en versiones anteriores a 4.15) o hasta el punto de agotar los recursos al tener que recorrer una lista enlazada de paquetes SACK demasiado larga.

La segunda, permitiría a un atacante agotar los recursos del sistema configurando un valor bajo del MSS. Lo que elevaría la fragmentación y el ancho de banda requerido para transmitir la misma cantidad de información. Esta vulnerabilidad afecta a todas las versiones de Linux y para explotarla se requeriría el envío continuo de tráfico.

Netflix también ha publicado los parches para estas dos vulnerabilidades:

• CVE-2019-11478 – PATCH_net_2_4.patch
• CVE-2019-11479 – PATCH_net_3_4.patch y PATCH_net_4_4.patch

Más información:

TCP SACK PANIC – Kernel vulnerabilities – CVE-2019-11477, CVE-2019-11478 & CVE-2019-11479
https://access.redhat.com/security/vulnerabilities/tcpsack

Linux and FreeBSD Kernel: Multiple TCP-based remote denial of service vulnerabilities
https://github.com/Netflix/security-bulletins/blob/master/advisories/third-party/2019-001.md