「驭龙」Linux执行命令监控驱动实现解析

本文是「驭龙」系列的第三篇文章，对照代码解析了驭龙在Linux执行命令监控驱动这块的实现方式。在正式宣布驭龙项目开源之前，YSRC已经发了一篇关于驭龙EventLog 读取模块迭代历程的文章。

0x00 背景介绍

       Linux上的HIDS需要实时对执行的命令进行监控，分析异常或入侵行为，有助于安全事件的发现和预防。为了获取执行命令，大致有如下方法：

1. 遍历/proc目录，无法捕获瞬间结束的进程。

2. Linux kprobes调试技术，并非所有Linux都有此特性，需要编译内核时配置。

3. 修改glic库中的execve函数，但是可通过int0x80绕过glic库，这个之前360 A-TEAM一篇文章有写到过。

4. 修改sys_call_table，通过LKM(loadable kernel module)实时安装和卸载监控模块，但是内核模块需要适配内核版本。

    综合上面方案的优缺点，我们选择修改sys_call_table中的execve系统调用，虽然要适配内核版本，但是能100%监控执行的命令。

0x01 总体架构

       首先sys_execve监控模块，需要替换原有的execve系统调用。在执行命令时，首先会进入监控函数，将日志通过NetLink发送到用户态分析程序（如想在此处进行命令拦截，修改代码后也是可以实现的），然后继续执行系统原生的execve函数。

0x02 获取sys_call_table地址

       获取sys_call_table的数组地址，可以通过/boot目录下的System.map文件中查找。

命令如下：

cat  /boot/System.map-`uname-r` | grep sys_call_table 

这种方式比较麻烦，在每次insmod内核模块的时候，需要将获取到的地址通过内核模块传参的方式传入。而且System.map并不是每个系统都有的，删除System.map对于系统运行无影响。

       我们通过假设加偏移的方法获取到sys_call_table地址，首先假设sys_call_tale地址为sys_close，然后判断sys_call_table[__NR_close]是否等于sys_close，如果不等于则将刚才的sys_call_table偏移sizeof(void *)这么多字节，直到满足之前的判断条件，则说明找到正确的sys_call_table的地址了。

代码如下：

unsigned long **find_sys_call_table(void) {

    unsigned long ptr;

    unsigned long *p;

    pr_err("Start foundsys_call_table.\n");

        for (ptr = (unsignedlong)sys_close;

         ptr < (unsignedlong)&loops_per_jiffy;

         ptr += sizeof(void*)) {

        p = (unsigned long*)ptr;

        if (p[__NR_close] ==(unsigned long)sys_close) {

            pr_err("Foundthe sys_call_table!!! __NR_close[%d] sys_close[%lx]\n"

                    "__NR_execve[%d] sct[__NR_execve][0x%lx]\n",

                   __NR_close,

                   (unsigned long)sys_close,

                   __NR_execve,

                    p[__NR_execve]);

            return (unsignedlong **)p;

        }  

    }  

        return NULL;

}

0x03 修改__NR_execve地址

       即使获取到了sys_call_table也无法修改其中的值，因为sys_call_table是一个const类型，在修改时会报错。因此需要将寄存器cr0中的写保护位关掉，wp写保护的对应的bit位为0x00010000。

代码如下：

unsigned long original_cr0;

original_cr0 = read_cr0();

write_cr0(original_cr0 & ~0x00010000);  #解除写保护

orig_stub_execve = (void *)(sys_call_table_ptr[__NR_execve]);

sys_call_table_ptr[__NR_execve]= (void *)monitor_stub_execve_hook;

write_cr0(original_cr0);        #加上写保护

    在修改sys_call_hook[__NR_execve]中的地址时，不只是保存原始的execve的地址，同时把所有原始的系统调用全部保存下载。

void *orig_sys_call_table [NR_syscalls];

for(i = 0; i < NR_syscalls - 1; i ++) {

    orig_sys_call_table[i] =sys_call_table_ptr[i];

}

0x04 Execve进行栈平衡

       除了execve之外的其他系统调用，基本只要自定义函数例如：my_sys_write函数，在此函数中预先执行我们的逻辑，然后再执行orig_sys_write函数，参数原模原样传入即可。但是execve不能模仿上面的写法，用以上的方法可能会导致Kernel Panic。

       需要进行一下栈平衡，操作如下：

1.   定义替换原始execve函数的函数monitor_stub_execve_hook

.text

.global monitor_stub_execve_hook

monitor_stub_execve_hook:

  2.    在执行execve监控函数之前，将原始的寄存器进行入栈操作：

pushq   %rbx

pushq   %rdi

pushq   %rsi

pushq   %rdx

pushq   %rcx

pushq   %rax

pushq   %r8

pushq   %r9

pushq   %r10

pushq   %r11

  3.     执行监控函数并Netlink上报操作：

call monitor_execve_hook

  4.     入栈的寄存器值进行出栈操作

pop     %r11

pop     %r10

pop     %r9

pop     %r8

pop     %rax

pop     %rcx

pop     %rdx

pop     %rsi

pop     %rdi

pushq   %rbx

  5.     执行系统的execve函数

jmp    *orig_sys_call_table(, %rax, 8)

0x05 执行命令信息获取

       监控执行命令，如果用户态使用的是相对路径执行，此模块也需要获取出全路径。通过getname()函数获取执行文件名，通过open_exec()和d_path()获取出执行文件全路径。通过current结构体变量获取进程pid，父进程名，ppid等信息。同时也获取运行时的环境变量中PWD，LOGIN相关的值。

       最终将获取到的数据组装成字符串，用ascii码值为0x1作为分隔符，通过netlink_broadcast()发送到到用户态分析程序处理。

0x06 监控效果

在加载内核模块，在用户态执行netlink消息接收程序。然后使用相对路径执行命令./t my name is xxxx，然后查看用户态测试程序获取的数据。

0x07 版本支持及代码

支持内核版本：2.6.32, >=3.10.0

源代码路径：https://github.com/ysrc/yulong-hids/tree/master/syscall_hook

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