eCapture是基于eBPF技术实现用户态数据捕获无需CA证书抓https网络明文通讯

哆啦安全 2022-07-23

The following article is from 榫卯江湖 Author CFC4N

eCapture介绍

eCapture是一款基于eBPF技术实现的用户态数据捕获工具。不需要CA证书，即可捕获https/tls的通讯明文。

项目在2022年3月中旬创建，一经发布，广受大家喜爱，至今不到两周已经1200多个Star。

作用

不需要CA证书，即可捕获HTTPS/TLS通信数据的明文。
在bash审计场景，可以捕获bash命令。
数据库审计场景，可以捕获mysqld/mariadDB的SQL查询。

官网

代码仓库见：https://github.com/ehids/ecapture

产品架构

eCapture系统用户态程序使用Golang语言开发，具有良好的系统兼容性，无依赖快速部署，更适合云原生场景。内核态代码使用C编写，使用clang/llvm编译，生产bpf字节码后，采用go-bindata转化为golang语法文件，之后采用ehids/ebpfmanager类库，调用bpf syscall进行加载、HOOK、map读取。golang编译后，无其他任何依赖即可运行，兼容linux kernel 4.18以上所有版本。

eBPF加载机制

关于eBPF详细加载机制，可到https://ebpf.io/ 查阅相关原理。

实现原理

如工作原理的图所示，在用户态的加密解密函数中下钩子。tcpdump(libpcap)是在数据包接收到，XDP处理后，进行clone packet，进行包的复制，发送给用户态进程。二者工作的所在层不一样。

功能介绍

eCapture有三个模块

tls/ssl明文数据捕获
bash命令审计
mysqld数据库审计

第一个功能适用于基于tls/ssl解密需求的运维监控、故障排查、抽样分析场景。

第二个功能适用于安全领域的bash入侵发现场景，这里只是简单的功能，可以在此基础上增加其他功能。

第三个功能适用于数据库审计场景，尤其是做数据安全、数据防泄漏，甚至入侵检测等。同样，可以在此基础上扩充其他功能。

查看其使用说明，如下

cfc4n@vm-desktop:~/ehids/ecapture$ ./bin/ecapture
NAME:
 ecapture - capture text SSL content without CA cert by ebpf hook.

USAGE:
 ecapture [flags]

VERSION:
 0.1.5-20220325-47edbed

COMMANDS:
 bash  capture bash command
 help  Help about any command
 mysqld56 capture sql queries from mysqld >5.6 .
 tls  alias name:openssl , use to capture tls/ssl text content without CA cert.

DESCRIPTION:
 ecapture是一款无需安装CA证书，即可抓去HTTPS、TLS等明文数据包的工具。
 也可以捕获bash的命令，适用于安全审计场景。包括mysqld的数据库审计等。
 仓库地址: https://github.com/ehids/ecapture

OPTIONS:
      --debug[=false] enable debug logging
  -h, --help[=false] help for ecapture
      --hex[=false] print byte strings as hex encoded strings
  -p, --pid=0  if target_pid is 0 then we target all pids

其中，有四个全局参数，分别是

--debug ，用于启动调试日志
--help ，查看帮助
--hex ，按照hex模式打印字符，用于查看不可见字符
--pid ，用于针对特定进程进行数据捕获

HOOK机制

eCapture采用eBPF uprobe相关函数进行HOOK，故需要目标用户态函数信息，包含函数符号表(symbol table)，函数偏移地址(offset)。在大部分linux发行版中，使用的二进制可执行文件(ELF)都是包含符号表的；少部分发行版，会去掉ELF中的符号表。那么针对这种场景，就需要用户自行定位目标函数所在ELF/SO中的偏移地址，通过工具的参数来指定。

对于ELF文件，可以将目标类库静态编译到自身，也可以通过动态链接库的方式引用。那么对于这两种形式，eCapture根据不同场景进行自动查找。若查找不到，用户可以通过命令行参数指定。

故eCapture支持HOOK ELF，以及HOOK SO两种模式。会自动分析ELF文件，读取.dynamic和.dynsym等段信息，查找相关链接库名以及函数名、偏移地址。

查找原理如下图：

tls/ssl

ecapture tls命令用于启动tls/ssl模块，支持了三类tls/ssl加密类库，分别是

openssl ，动态链接库名字为libssl.so
gnutls ，动态链接库名字为libgnutls.so
nss/nspr ，动态链接库名字为libnspr4.so

在不同的linux发行版中，因为各种原因，会选择不同的类库。比如wget程序，在ubuntu跟centos中就会使用不同的类库。有的是openssl，有的是gnutls，甚至两个库都引入了。

具体情况，你可以使用ldd $ELF_PATH | grep -E "tls|ssl|nspr|nss"来查看一个ELF文件使用类库情况。

cfc4n@vm-desktop:~$ ldd `which wget` |grep -E "tls|ssl|nspr|nss"
 libssl.so.1.1 => /lib/x86_64-linux-gnu/libssl.so.1.1 (0x00007f50699f6000)

对于firefox、chrome这种进程，需要在程序启动后才能看到tls类库依赖情况，那么，你可以使用sudo pldd $PID | grep -E "tls|ssl|nspr|nss" 来查看

cfc4n@vm-desktop:~$ ps -ef|grep firefox
cfc4n       6846    1432 45 17:50 ?        00:00:04 /usr/lib/firefox/firefox -new-window
cfc4n@vm-desktop:~$ sudo pldd 6846 |grep -E "tls|ssl|nspr|nss"
/usr/lib/firefox/libnspr4.so
/usr/lib/firefox/libnssutil3.so
/usr/lib/firefox/libnss3.so
/usr/lib/firefox/libssl3.so
/lib/x86_64-linux-gnu/libnss_files.so.2
/lib/x86_64-linux-gnu/libnss_mdns4_minimal.so.2
/lib/x86_64-linux-gnu/libnss_dns.so.2
/usr/lib/firefox/libnssckbi.so

eCapture的tls模块命令行参数如下，用户可以使用默认配置外，也可以根据自己环境自行指定。

OPTIONS:
      --curl=""  curl or wget file path, use to dectet openssl.so path, default:/usr/bin/curl
      --firefox="" firefox file path, default: /usr/lib/firefox/firefox.
      --gnutls="" libgnutls.so file path, will automatically find it from curl default.
  -h, --help[=false] help for tls
      --libssl="" libssl.so file path, will automatically find it from curl default.
      --nspr=""  libnspr44.so file path, will automatically find it from curl default.
      --wget=""  wget file path, default: /usr/bin/wget.

同时，使用方法也比较简单，./ecapture tls --hex命令即可。

在linux上，firefox程序中，有很多通讯都使用了/usr/lib/firefox/libnspr4.so，但实际上业务请求是可以通过Socket Thread进程来发送的。可以通过这个特点来过滤，对于chrome程序，相信细心的你，也能搞定。

bash

笔者在安全部门工作，接到过bash审计需求，其实现方法无非是修改系统类库、使用内核模块等技术实现，对系统稳定性有一定风险。基于eBPF技术实现，可以避开这些问题。这里的bash命令的监控，是作为eBPF技术在安全审计场景中的一个探索。

eCapture在实现时首先查找ENV的$SHELL值，作为bash的二进制文件路径进行HOOK。对于bash加载了libreadline.so的场景，也会自动分析，进行符号表查找、offset定位，再进行HOOK。

bash模块的参数有三个，用户可以自定义bash、readlineso的路径。

OPTIONS:
      --bash=""  $SHELL file path, eg: /bin/bash , will automatically find it from $ENV default.
  -h, --help[=false] help for bash
      --readlineso="" readline.so file path, will automatically find it from $BASH_PATH default.

mysql/mariadb

与bash模块一样，也是作为数据库审计的一个探索。笔者环境为ubuntu 12.04，mysqld也因为协议关系，使用了衍生的MariadDB，用户也可以根据自己实际场景，使用命令行参数进行指定。

mysqld模块，核心原理是HOOK了dispatch_command函数，

第一个参数为CMD类型，值为COM_QUERY时，为查询场景，即审计需求的查询类型。
第二个参数是THD的结构体，在这里我们用不到。
第三个是查询的SQL语句
第四个参数是SQL语句的长度，

// https://github.com/MariaDB/server/blob/b5852ffbeebc3000982988383daeefb0549e058a/sql/sql_parse.h#L112
dispatch_command_return dispatch_command(enum enum_server_command command, THD *thd,
   char* packet, uint packet_length, bool blocking = true);

mysqld审计模块参数如下:

OPTIONS:
  -f, --funcname=""   function name to hook
  -h, --help[=false]   help for mysqld56
  -m, --mysqld="/usr/sbin/mariadbd" mysqld binary file path, use to hook
      --offset=0   0x710410

其中，--mysqld是用来指定mysqld的路径。mysqld二进制程序符号表里虽然有dispatch_command信息，但dispatch_command这个函数名每次编译都是变化的，故不能写死。

eCapture的查找方式是读取mysqld二进制的.dynamic段信息，正则语法\w+dispatch_command\w+去匹配所有符号信息，找到其函数名、偏移地址，再使用。

你也可以通过objdump命令来查找，再通过命令行参数自行指定funcname。

mariadbd version : 10.5.13-MariaDB-0ubuntu0.21.04.1 objdump -T /usr/sbin/mariadbd |grep dispatch_command 0000000000710410 g DF .text 0000000000002f35 Base _Z16dispatch_command19enum_server_commandP3THDPcjbb

即offset为0x710410，函数名为_Z16dispatch_command19enum_server_commandP3THDPcjbb。