Linux 2.6版内核中通过模块获取sys_call_table地址的方法

本文主要介绍在Linux 2.6版的内核中实现基地址修改的方法。所有代码我都在基于2.6.19版内核的Fedora Core 6上进行了测试。

Linux 2.6版的内核出于安全的考虑没有将系统调用列表基地址的符号sys_call_table导出，但要对系统调用进行替换，却必须要获取该地址，于是就有了这篇文章。

我在这里采用的基本思路是这样的，因为系统调用都是通过0x80中断来进行的，故可以通过查找0x80中断的处理程序来获得sys_call_table的地址。其基本步骤是，首先获取中断描述符表的地址，再从中查找0x80中断的服务例程，再搜索该例程的内存空间，以从其中获取sys_call_table的地址。其代码如下：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>

// 中断描述符表寄存器结构
struct {
      unsigned short limit;
      unsigned int base;
} __attribute__((packed)) idtr;

// 中断描述符表结构
struct {
      unsigned short off1;
      unsigned short sel;
      unsigned char none, flags;
      unsigned short off2;
} __attribute__((packed)) idt;

// 查找sys_call_table的地址
void disp_sys_call_table(void)
{
      unsigned int sys_call_off;
      unsigned int sys_call_table;
      char* p;
      int i;

      // 获取中断描述符表寄存器的地址
      asm("sidt %0":"=m"(idtr));
      printk("addr of idtr: %x\n", &idtr);

      // 获取0x80中断处理程序的地址
      memcpy(&idt, idtr.base+8*0x80, sizeof(idt));
      sys_call_off=((idt.off2<<16)|idt.off1);
      printk("addr of idt 0x80: %x\n", sys_call_off);

      // 从0x80中断服务例程中搜索sys_call_table的地址
      p=sys_call_off;
      for (i=0; i<100; i++)
      {
          if (p=='\xff' && p[i+1]=='\x14' && p[i+2]=='\x85')
          {
              sys_call_table=*(unsigned int*)(p+i+3);
              printk("addr of sys_call_table: %x\n", sys_call_table);
              return ;
          }
      }
}

// 模块载入时被调用
static int __init init_get_sys_call_table(void)
{
      disp_sys_call_table();
      return 0;
}

module_init(init_get_sys_call_table);

// 模块卸载时被调用
static void __exit exit_get_sys_call_table(void)
{
}

module_exit(exit_get_sys_call_table);

// 模块信息
MODULE_LICENSE("GPL2.0");
MODULE_AUTHOR("Xizhi Zhu");

在编译并载入该模块后，可以通过dmesg命令看到如下的输出：
addr of idtr: d0af4680
addr of idt 0x80: c0103e04
addr of sys_call_table: c03094c0

可见，上面的程序能够获取sys_call_table的地址。

在上面的代码中，最复杂的应该就是从0x80中断的服务例程中搜索sys_call_table的一段了，现解释如下。

首先，我们使用命令“gdb -q /usr/src/kernels/2.6.19/vmlinux”来反编译内核，再使用“disass system_call”和“disass syscall_call”两条gdb命令来查看内核的汇编代码，其结果如下：

(gdb) disass system_call
Dump of assembler code for function system_call:
0xc0103e04 <system_call+0>: push %eax
0xc0103e05 <system_call+1>: cld
0xc0103e06 <system_call+2>: push %es
0xc0103e07 <system_call+3>: push %ds
0xc0103e08 <system_call+4>: push %eax
0xc0103e09 <system_call+5>: push %ebp
0xc0103e0a <system_call+6>: push %edi
0xc0103e0b <system_call+7>: push %esi
0xc0103e0c <system_call+8>: push %edx
0xc0103e0d <system_call+9>: push %ecx
0xc0103e0e <system_call+10>: push %ebx
0xc0103e0f <system_call+11>: mov $0x7b,%edx
0xc0103e14 <system_call+16>: movl %edx,%ds
0xc0103e16 <system_call+18>: movl %edx,%es
0xc0103e18 <system_call+20>: mov $0xfffff000,%ebp
0xc0103e1d <system_call+25>: and %esp,%ebp
0xc0103e1f <system_call+27>: testl $0x100,0x30(%esp)
0xc0103e27 <system_call+35>: je 0xc0103e2d <no_singlestep>
0xc0103e29 <system_call+37>: orl $0x10,0x8(%ebp)
End of assembler dump.
(gdb) disass syscall_call
Dump of assembler code for function syscall_call:
0xc0103e44 <syscall_call+0>: call *0xc03094c0(,%eax,4)
0xc0103e4b <syscall_call+7>: mov %eax,0x18(%esp)
End of assembler dump.

其中，system_call是0x80中断的服务例程的入口，而syscall_call是调用指定系统调用的部分。在得到的反汇编代码中可以看到，地址0xc03094c0就是我们需要搜索的sys_call_table的地址。

p.s. 如果不考虑可移植性，我们当然可以直接使用这个地址进行操作。但是，为了获取更好的兼容性，我们应该通过对代码段进行搜索来查找该值。

通过进一步的反汇编，我们可以发现，从system_call开始，到syscall_call结束的汇编代码如下：

0xc0103e04 <system_call+0>: push %eax
0xc0103e05 <system_call+1>: cld
0xc0103e06 <system_call+2>: push %es
0xc0103e07 <system_call+3>: push %ds
0xc0103e08 <system_call+4>: push %eax
0xc0103e09 <system_call+5>: push %ebp
0xc0103e0a <system_call+6>: push %edi
0xc0103e0b <system_call+7>: push %esi
0xc0103e0c <system_call+8>: push %edx
0xc0103e0d <system_call+9>: push %ecx
0xc0103e0e <system_call+10>: push %ebx
0xc0103e0f <system_call+11>: mov $0x7b,%edx
0xc0103e14 <system_call+16>: movl %edx,%ds
0xc0103e16 <system_call+18>: movl %edx,%es
0xc0103e18 <system_call+20>: mov $0xfffff000,%ebp
0xc0103e1d <system_call+25>: and %esp,%ebp
0xc0103e1f <system_call+27>: testl $0x100,0x30(%esp)
0xc0103e27 <system_call+35>: je 0xc0103e2d <no_singlestep>
0xc0103e29 <system_call+37>: orl $0x10,0x8(%ebp)

0xc0103e2d <no_singlestep+0>: testw $0x1c1,0x8(%ebp)
0xc0103e33 <no_singlestep+6>: jne 0xc0103ef8 <syscall_trace_entry>
0xc0103e39 <no_singlestep+12>: cmp $0x140,%eax
0xc0103e3e <no_singlestep+17>: jae 0xc0103f6b <syscall_badsys>

0xc0103e44 <syscall_call+0>: call *0xc03094c0(,%eax,4)
0xc0103e4b <syscall_call+7>: mov %eax,0x18(%esp)

我们不用关心这段代码具体执行了什么操作，值得我们注意的只有一点，就是从 system_call开始，直到正式发生系统调用时才出现了第一个call语句。我们可以利用这一点来进行搜索。再通过“x/xw (syscall_call)”命令来查看call语句的指令码为0xc03094c08514ff。这样，我们就可以利用程序中给出的代码进行查找了。

至此，我们已经成功的获得了sys_call_table地址，就可以像在以前内核版本中那样对其进行操作了。

getscTable()是在内存中查找sys_call_table地址的函数。
   每一个系统调用都是通过int 0x80中断进入核心，中断描
   述符表把中断服务程序和中断向量对应起来。对于系统调
   用来说，操作系统会调用system_call中断服务程序。
   system_call函数在系统调用表中根据系统调用号找到并
   调用相应的系统调用服务例程。idtr寄存器指向中断描述
   符表的起始地址，用sidt[asm ("sidt %0" : "=m" (idtr));]
   指令得到中断描述符表起始地址，从这条指令中得到的指针
   可以获得int 0x80中断服描述符所在位置，然后计算出
   system_call函数的地址。反编译一下system_call函数可以
   看到在system_call函数内，是用call sys_call_table指令
   来调用系统调用函数的。因此，只要找到system_call里
   的call sys_call_table(,eax,4)指令的机器指令就可以获得
   系统调用表的入口地址了