lib/libc/sys/t_mprotect.c

   1 /* $NetBSD: t_mprotect.c,v 1.4 2016/05/28 14:34:49 christos Exp $ */
   2
   3 /*-
   4  * Copyright (c) 2011 The NetBSD Foundation, Inc.
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * This code is derived from software contributed to The NetBSD Foundation
   8  * by Jukka Ruohonen.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE NETBSD FOUNDATION, INC. AND CONTRIBUTORS
  20  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED
  21  * TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  22  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR CONTRIBUTORS
  23  * BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  24  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  25  * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  26  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  27  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  28  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  29  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  30  */
  31 #include <sys/cdefs.h>
  32 __RCSID("$NetBSD: t_mprotect.c,v 1.4 2016/05/28 14:34:49 christos Exp $");
  33
  34 #include <sys/param.h>
  35 #include <sys/mman.h>
  36 #include <sys/sysctl.h>
  37 #include <sys/wait.h>
  38
  39 #include <errno.h>
  40 #include <fcntl.h>
  41 #include <stdlib.h>
  42 #include <string.h>
  43 #include <unistd.h>
  44
  45 #include <atf-c.h>
  46
  47 #include "../common/exec_prot.h"
  48
  49 static long     page = 0;
  50 static int      pax_global = -1;
  51 static int      pax_enabled = -1;
  52 static char     path[] = "mmap";
  53
  54 static void     sighandler(int);
  55 static bool     paxinit(void);
  56 static bool     paxset(int, int);
  57
  58 static void
  59 sighandler(int signo)
  60 {
  61         _exit(signo);
  62 }
  63
  64 static bool
  65 paxinit(void)
  66 {
  67         size_t len = sizeof(int);
  68         int rv;
  69
  70         rv = sysctlbyname("security.pax.mprotect.global",
  71             &pax_global, &len, NULL, 0);
  72
  73         if (rv != 0)
  74                 return false;
  75
  76         rv = sysctlbyname("security.pax.mprotect.enabled",
  77             &pax_enabled, &len, NULL, 0);
  78
  79         return rv == 0;
  80 }
  81
  82 static bool
  83 paxset(int global, int enabled)
  84 {
  85         size_t len = sizeof(int);
  86         int rv;
  87
  88         rv = sysctlbyname("security.pax.mprotect.global",
  89             NULL, NULL, &global, len);
  90
  91         if (rv != 0)
  92                 return false;
  93
  94         rv = sysctlbyname("security.pax.mprotect.enabled",
  95             NULL, NULL, &enabled, len);
  96
  97         if (rv != 0)
  98                 return false;
  99
 100         return true;
 101 }
 102
 103
 104 ATF_TC_WITH_CLEANUP(mprotect_access);
 105 ATF_TC_HEAD(mprotect_access, tc)
 106 {
 107         atf_tc_set_md_var(tc, "descr", "Test for EACCES from mprotect(2)");
 108 }
 109
 110 ATF_TC_BODY(mprotect_access, tc)
 111 {
 112         int prot[2] = { PROT_NONE, PROT_READ };
 113         void *map;
 114         size_t i;
 115         int fd;
 116
 117         fd = open(path, O_RDONLY | O_CREAT);
 118         ATF_REQUIRE(fd >= 0);
 119
 120         /*
 121          * The call should fail with EACCES if we try to mark
 122          * a PROT_NONE or PROT_READ file/section as PROT_WRITE.
 123          */
 124         for (i = 0; i < __arraycount(prot); i++) {
 125
 126                 map = mmap(NULL, page, prot[i], MAP_SHARED, fd, 0);
 127
 128                 if (map == MAP_FAILED)
 129                         continue;
 130
 131                 errno = 0;
 132
 133                 ATF_REQUIRE(mprotect(map, page, PROT_WRITE) != 0);
 134                 ATF_REQUIRE(errno == EACCES);
 135                 ATF_REQUIRE(munmap(map, page) == 0);
 136         }
 137
 138         ATF_REQUIRE(close(fd) == 0);
 139 }
 140
 141 ATF_TC_CLEANUP(mprotect_access, tc)
 142 {
 143         (void)unlink(path);
 144 }
 145
 146 ATF_TC(mprotect_err);
 147 ATF_TC_HEAD(mprotect_err, tc)
 148 {
 149         atf_tc_set_md_var(tc, "descr", "Test error conditions of mprotect(2)");
 150 }
 151
 152 ATF_TC_BODY(mprotect_err, tc)
 153 {
 154         errno = 0;
 155
 156         ATF_REQUIRE(mprotect((char *)-1, 1, PROT_READ) != 0);
 157         ATF_REQUIRE(errno == EINVAL);
 158 }
 159
 160 ATF_TC(mprotect_exec);
 161 ATF_TC_HEAD(mprotect_exec, tc)
 162 {
 163         atf_tc_set_md_var(tc, "descr",
 164             "Test mprotect(2) executable space protections");
 165 }
 166
 167 /*
 168  * Trivial function -- should fit into a page
 169  */
 170 ATF_TC_BODY(mprotect_exec, tc)
 171 {
 172         pid_t pid;
 173         void *map;
 174         int sta, xp_support;
 175
 176         xp_support = exec_prot_support();
 177
 178         switch (xp_support) {
 179         case NOTIMPL:
 180                 atf_tc_skip(
 181                     "Execute protection callback check not implemented");
 182                 break;
 183         case NO_XP:
 184                 atf_tc_skip(
 185                     "Host does not support executable space protection");
 186                 break;
 187         case PARTIAL_XP: case PERPAGE_XP: default:
 188                 break;
 189         }
 190
 191         if (!paxinit())
 192                 return;
 193         if (pax_enabled == 1 && pax_global == 1)
 194                 atf_tc_skip("PaX MPROTECT restrictions enabled");
 195
 196
 197         /*
 198          * Map a page read/write and copy a trivial assembly function inside.
 199          * We will then change the mapping rights:
 200          * - first by setting the execution right, and check that we can
 201          *   call the code found in the allocated page.
 202          * - second by removing the execution right. This should generate
 203          *   a SIGSEGV on architectures that can enforce --x permissions.
 204          */
 205
 206         map = mmap(NULL, page, PROT_WRITE|PROT_READ, MAP_ANON, -1, 0);
 207         ATF_REQUIRE(map != MAP_FAILED);
 208
 209         memcpy(map, (void *)return_one,
 210             (uintptr_t)return_one_end - (uintptr_t)return_one);
 211
 212         /* give r-x rights then call code in page */
 213         ATF_REQUIRE(mprotect(map, page, PROT_EXEC|PROT_READ) == 0);
 214         ATF_REQUIRE(((int (*)(void))map)() == 1);
 215
 216         /* remove --x right */
 217         ATF_REQUIRE(mprotect(map, page, PROT_READ) == 0);
 218
 219         pid = fork();
 220         ATF_REQUIRE(pid >= 0);
 221
 222         if (pid == 0) {
 223                 ATF_REQUIRE(signal(SIGSEGV, sighandler) != SIG_ERR);
 224                 ATF_CHECK(((int (*)(void))map)() == 1);
 225                 _exit(0);
 226         }
 227
 228         (void)wait(&sta);
 229
 230         ATF_REQUIRE(munmap(map, page) == 0);
 231
 232         ATF_REQUIRE(WIFEXITED(sta) != 0);
 233
 234         switch (xp_support) {
 235         case PARTIAL_XP:
 236                 /* Partial protection might fail; skip the test when it does */
 237                 if (WEXITSTATUS(sta) != SIGSEGV) {
 238                         atf_tc_skip("Host only supports "
 239                             "partial executable space protection");
 240                 }
 241                 break;
 242         case PERPAGE_XP: default:
 243                 /* Per-page --x protection should not fail */
 244                 ATF_REQUIRE(WEXITSTATUS(sta) == SIGSEGV);
 245                 break;
 246         }
 247 }
 248
 249 ATF_TC(mprotect_pax);
 250 ATF_TC_HEAD(mprotect_pax, tc)
 251 {
 252         atf_tc_set_md_var(tc, "descr", "PaX restrictions and mprotect(2)");
 253         atf_tc_set_md_var(tc, "require.user", "root");
 254 }
 255
 256 ATF_TC_BODY(mprotect_pax, tc)
 257 {
 258         const int prot[4] = { PROT_NONE, PROT_READ, PROT_WRITE };
 259         const char *str = NULL;
 260         void *map;
 261         size_t i;
 262         int rv;
 263
 264         if (!paxinit() || !paxset(1, 1))
 265                 return;
 266
 267         /*
 268          * As noted in the original PaX documentation [1],
 269          * the following restrictions should apply:
 270          *
 271          *   (1) creating executable anonymous mappings
 272          *
 273          *   (2) creating executable/writable file mappings
 274          *
 275          *   (3) making a non-executable mapping executable
 276          *
 277          *   (4) making an executable/read-only file mapping
 278          *       writable except for performing relocations
 279          *       on an ET_DYN ELF file (non-PIC shared library)
 280          *
 281          *  The following will test only the case (3).
 282          *
 283          * [1] http://pax.grsecurity.net/docs/mprotect.txt
 284          *
 285          *     (Sun Apr 3 11:06:53 EEST 2011.)
 286          */
 287         for (i = 0; i < __arraycount(prot); i++) {
 288
 289                 map = mmap(NULL, page, prot[i], MAP_ANON, -1, 0);
 290
 291                 if (map == MAP_FAILED)
 292                         continue;
 293
 294                 rv = mprotect(map, 1, prot[i] | PROT_EXEC);
 295
 296                 (void)munmap(map, page);
 297
 298                 if (rv == 0) {
 299                         str = "non-executable mapping made executable";
 300                         goto out;
 301                 }
 302         }
 303
 304 out:
 305         if (pax_global != -1 && pax_enabled != -1)
 306                 (void)paxset(pax_global, pax_enabled);
 307
 308         if (str != NULL)
 309                 atf_tc_fail("%s", str);
 310 }
 311
 312 ATF_TC(mprotect_write);
 313 ATF_TC_HEAD(mprotect_write, tc)
 314 {
 315         atf_tc_set_md_var(tc, "descr", "Test mprotect(2) write protections");
 316 }
 317
 318 ATF_TC_BODY(mprotect_write, tc)
 319 {
 320         pid_t pid;
 321         void *map;
 322         int sta;
 323
 324         /*
 325          * Map a page read/write, change the protection
 326          * to read-only with mprotect(2), and try to write
 327          * to the page. This should generate a SIGSEGV.
 328          */
 329         map = mmap(NULL, page, PROT_WRITE|PROT_READ, MAP_ANON, -1, 0);
 330         ATF_REQUIRE(map != MAP_FAILED);
 331
 332         ATF_REQUIRE(strlcpy(map, "XXX", 3) == 3);
 333         ATF_REQUIRE(mprotect(map, page, PROT_READ) == 0);
 334
 335         pid = fork();
 336         ATF_REQUIRE(pid >= 0);
 337
 338         if (pid == 0) {
 339                 ATF_REQUIRE(signal(SIGSEGV, sighandler) != SIG_ERR);
 340                 ATF_REQUIRE(strlcpy(map, "XXX", 3) == 0);
 341         }
 342
 343         (void)wait(&sta);
 344
 345         ATF_REQUIRE(WIFEXITED(sta) != 0);
 346         ATF_REQUIRE(WEXITSTATUS(sta) == SIGSEGV);
 347         ATF_REQUIRE(munmap(map, page) == 0);
 348 }
 349
 350 ATF_TP_ADD_TCS(tp)
 351 {
 352         page = sysconf(_SC_PAGESIZE);
 353         ATF_REQUIRE(page >= 0);
 354
 355         ATF_TP_ADD_TC(tp, mprotect_access);
 356         ATF_TP_ADD_TC(tp, mprotect_err);
 357         ATF_TP_ADD_TC(tp, mprotect_exec);
 358         ATF_TP_ADD_TC(tp, mprotect_pax);
 359         ATF_TP_ADD_TC(tp, mprotect_write);
 360
 361         return atf_no_error();
 362 }