bpf: Fix insufficient bounds propagation from adjust_scalar_min_max_vals
authorDaniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Fri, 1 Jul 2022 12:47:25 +0000 (14:47 +0200)
committerGreg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Tue, 12 Jul 2022 14:34:49 +0000 (16:34 +0200)
commit 3844d153a41adea718202c10ae91dc96b37453b5 upstream.

Kuee reported a corner case where the tnum becomes constant after the call
to __reg_bound_offset(), but the register's bounds are not, that is, its
min bounds are still not equal to the register's max bounds.

This in turn allows to leak pointers through turning a pointer register as
is into an unknown scalar via adjust_ptr_min_max_vals().

Before:

  func#0 @0
  0: R1=ctx(off=0,imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0)) R10=fp(off=0,imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0))
  0: (b7) r0 = 1                        ; R0_w=scalar(imm=1,umin=1,umax=1,var_off=(0x1; 0x0))
  1: (b7) r3 = 0                        ; R3_w=scalar(imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0))
  2: (87) r3 = -r3                      ; R3_w=scalar()
  3: (87) r3 = -r3                      ; R3_w=scalar()
  4: (47) r3 |= 32767                   ; R3_w=scalar(smin=-9223372036854743041,umin=32767,var_off=(0x7fff; 0xffffffffffff8000),s32_min=-2147450881)
  5: (75) if r3 s>= 0x0 goto pc+1       ; R3_w=scalar(umin=9223372036854808575,var_off=(0x8000000000007fff; 0x7fffffffffff8000),s32_min=-2147450881,u32_min=32767)
  6: (95) exit

  from 5 to 7: R0=scalar(imm=1,umin=1,umax=1,var_off=(0x1; 0x0)) R1=ctx(off=0,imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0)) R3=scalar(umin=32767,umax=9223372036854775807,var_off=(0x7fff; 0x7fffffffffff8000),s32_min=-2147450881) R10=fp(off=0,imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0))
  7: (d5) if r3 s<= 0x8000 goto pc+1    ; R3=scalar(umin=32769,umax=9223372036854775807,var_off=(0x7fff; 0x7fffffffffff8000),s32_min=-2147450881,u32_min=32767)
  8: (95) exit

  from 7 to 9: R0=scalar(imm=1,umin=1,umax=1,var_off=(0x1; 0x0)) R1=ctx(off=0,imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0)) R3=scalar(umin=32767,umax=32768,var_off=(0x7fff; 0x8000)) R10=fp(off=0,imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0))
  9: (07) r3 += -32767                  ; R3_w=scalar(imm=0,umax=1,var_off=(0x0; 0x0))  <--- [*]
  10: (95) exit

What can be seen here is that R3=scalar(umin=32767,umax=32768,var_off=(0x7fff;
0x8000)) after the operation R3 += -32767 results in a 'malformed' constant, that
is, R3_w=scalar(imm=0,umax=1,var_off=(0x0; 0x0)). Intersecting with var_off has
not been done at that point via __update_reg_bounds(), which would have improved
the umax to be equal to umin.

Refactor the tnum <> min/max bounds information flow into a reg_bounds_sync()
helper and use it consistently everywhere. After the fix, bounds have been
corrected to R3_w=scalar(imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0)) and thus the register
is regarded as a 'proper' constant scalar of 0.

After:

  func#0 @0
  0: R1=ctx(off=0,imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0)) R10=fp(off=0,imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0))
  0: (b7) r0 = 1                        ; R0_w=scalar(imm=1,umin=1,umax=1,var_off=(0x1; 0x0))
  1: (b7) r3 = 0                        ; R3_w=scalar(imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0))
  2: (87) r3 = -r3                      ; R3_w=scalar()
  3: (87) r3 = -r3                      ; R3_w=scalar()
  4: (47) r3 |= 32767                   ; R3_w=scalar(smin=-9223372036854743041,umin=32767,var_off=(0x7fff; 0xffffffffffff8000),s32_min=-2147450881)
  5: (75) if r3 s>= 0x0 goto pc+1       ; R3_w=scalar(umin=9223372036854808575,var_off=(0x8000000000007fff; 0x7fffffffffff8000),s32_min=-2147450881,u32_min=32767)
  6: (95) exit

  from 5 to 7: R0=scalar(imm=1,umin=1,umax=1,var_off=(0x1; 0x0)) R1=ctx(off=0,imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0)) R3=scalar(umin=32767,umax=9223372036854775807,var_off=(0x7fff; 0x7fffffffffff8000),s32_min=-2147450881) R10=fp(off=0,imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0))
  7: (d5) if r3 s<= 0x8000 goto pc+1    ; R3=scalar(umin=32769,umax=9223372036854775807,var_off=(0x7fff; 0x7fffffffffff8000),s32_min=-2147450881,u32_min=32767)
  8: (95) exit

  from 7 to 9: R0=scalar(imm=1,umin=1,umax=1,var_off=(0x1; 0x0)) R1=ctx(off=0,imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0)) R3=scalar(umin=32767,umax=32768,var_off=(0x7fff; 0x8000)) R10=fp(off=0,imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0))
  9: (07) r3 += -32767                  ; R3_w=scalar(imm=0,umax=0,var_off=(0x0; 0x0))  <--- [*]
  10: (95) exit

Fixes: b03c9f9fdc37 ("bpf/verifier: track signed and unsigned min/max values")
Reported-by: Kuee K1r0a <liulin063@gmail.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20220701124727.11153-2-daniel@iogearbox.net
Signed-off-by: Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
kernel/bpf/verifier.c

index 3e2c924..b72ed3a 100644 (file)
@@ -1333,6 +1333,21 @@ static void __reg_bound_offset(struct bpf_reg_state *reg)
        reg->var_off = tnum_or(tnum_clear_subreg(var64_off), var32_off);
 }
 
+static void reg_bounds_sync(struct bpf_reg_state *reg)
+{
+       /* We might have learned new bounds from the var_off. */
+       __update_reg_bounds(reg);
+       /* We might have learned something about the sign bit. */
+       __reg_deduce_bounds(reg);
+       /* We might have learned some bits from the bounds. */
+       __reg_bound_offset(reg);
+       /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
+        * slightly, e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
+        * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
+        */
+       __update_reg_bounds(reg);
+}
+
 static bool __reg32_bound_s64(s32 a)
 {
        return a >= 0 && a <= S32_MAX;
@@ -1374,16 +1389,8 @@ static void __reg_combine_32_into_64(struct bpf_reg_state *reg)
                 * so they do not impact tnum bounds calculation.
                 */
                __mark_reg64_unbounded(reg);
-               __update_reg_bounds(reg);
        }
-
-       /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
-        * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
-        * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
-        */
-       __reg_deduce_bounds(reg);
-       __reg_bound_offset(reg);
-       __update_reg_bounds(reg);
+       reg_bounds_sync(reg);
 }
 
 static bool __reg64_bound_s32(s64 a)
@@ -1399,7 +1406,6 @@ static bool __reg64_bound_u32(u64 a)
 static void __reg_combine_64_into_32(struct bpf_reg_state *reg)
 {
        __mark_reg32_unbounded(reg);
-
        if (__reg64_bound_s32(reg->smin_value) && __reg64_bound_s32(reg->smax_value)) {
                reg->s32_min_value = (s32)reg->smin_value;
                reg->s32_max_value = (s32)reg->smax_value;
@@ -1408,14 +1414,7 @@ static void __reg_combine_64_into_32(struct bpf_reg_state *reg)
                reg->u32_min_value = (u32)reg->umin_value;
                reg->u32_max_value = (u32)reg->umax_value;
        }
-
-       /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
-        * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
-        * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
-        */
-       __reg_deduce_bounds(reg);
-       __reg_bound_offset(reg);
-       __update_reg_bounds(reg);
+       reg_bounds_sync(reg);
 }
 
 /* Mark a register as having a completely unknown (scalar) value. */
@@ -6054,9 +6053,7 @@ static void do_refine_retval_range(struct bpf_reg_state *regs, int ret_type,
        ret_reg->s32_max_value = meta->msize_max_value;
        ret_reg->smin_value = -MAX_ERRNO;
        ret_reg->s32_min_value = -MAX_ERRNO;
-       __reg_deduce_bounds(ret_reg);
-       __reg_bound_offset(ret_reg);
-       __update_reg_bounds(ret_reg);
+       reg_bounds_sync(ret_reg);
 }
 
 static int
@@ -7216,11 +7213,7 @@ reject:
 
        if (!check_reg_sane_offset(env, dst_reg, ptr_reg->type))
                return -EINVAL;
-
-       __update_reg_bounds(dst_reg);
-       __reg_deduce_bounds(dst_reg);
-       __reg_bound_offset(dst_reg);
-
+       reg_bounds_sync(dst_reg);
        if (sanitize_check_bounds(env, insn, dst_reg) < 0)
                return -EACCES;
        if (sanitize_needed(opcode)) {
@@ -7958,10 +7951,7 @@ static int adjust_scalar_min_max_vals(struct bpf_verifier_env *env,
        /* ALU32 ops are zero extended into 64bit register */
        if (alu32)
                zext_32_to_64(dst_reg);
-
-       __update_reg_bounds(dst_reg);
-       __reg_deduce_bounds(dst_reg);
-       __reg_bound_offset(dst_reg);
+       reg_bounds_sync(dst_reg);
        return 0;
 }
 
@@ -8150,10 +8140,7 @@ static int check_alu_op(struct bpf_verifier_env *env, struct bpf_insn *insn)
                                                         insn->dst_reg);
                                }
                                zext_32_to_64(dst_reg);
-
-                               __update_reg_bounds(dst_reg);
-                               __reg_deduce_bounds(dst_reg);
-                               __reg_bound_offset(dst_reg);
+                               reg_bounds_sync(dst_reg);
                        }
                } else {
                        /* case: R = imm
@@ -8756,21 +8743,8 @@ static void __reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *src_reg,
                                                        dst_reg->smax_value);
        src_reg->var_off = dst_reg->var_off = tnum_intersect(src_reg->var_off,
                                                             dst_reg->var_off);
-       /* We might have learned new bounds from the var_off. */
-       __update_reg_bounds(src_reg);
-       __update_reg_bounds(dst_reg);
-       /* We might have learned something about the sign bit. */
-       __reg_deduce_bounds(src_reg);
-       __reg_deduce_bounds(dst_reg);
-       /* We might have learned some bits from the bounds. */
-       __reg_bound_offset(src_reg);
-       __reg_bound_offset(dst_reg);
-       /* Intersecting with the old var_off might have improved our bounds
-        * slightly.  e.g. if umax was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc),
-        * then new var_off is (0; 0x7f...fc) which improves our umax.
-        */
-       __update_reg_bounds(src_reg);
-       __update_reg_bounds(dst_reg);
+       reg_bounds_sync(src_reg);
+       reg_bounds_sync(dst_reg);
 }
 
 static void reg_combine_min_max(struct bpf_reg_state *true_src,