Linux 2.6 劫持系统调用 隐藏进程

Linux 2.6 劫持系统调用 隐藏进程

linux system table struct hook linux内核

 

  一、原理

       Intel x86系列微机支持256种中断，为了使处理器比较容易地识别每种中断源，把它们从0~256编号，即赋予一个中断类型码n,Intel把它称作中断向量。

       而Linux中的系统调用使用的是128号，即0x80号中断，所有的系统调用都是通过唯一的入口system_call()来进入内核，当用户动态进程执行一条int 0x80汇编指令时，CPU就切换到内核态，并开始执行system_call()函数，system_call()函数再通过系统调用表 sys_call_table来取得相应系统调用的地址进行执行。

       系统调用表sys_call_table中存放所有系统调用函数的地址，每个地址可以用系统调用号来进行索引，例如sys_call_table[NR_fork]索引到的就是系统调用sys_fork()的地址。(arch/i386/kernel/syscall_table.S)

      Linux用中断描述符（8字节）来表示每个中断的相关信息，其格式如下：

              31…16                                                                   15…0

偏移量	一些标志、类型码及保留位
段选择符	偏移量

所有的中断描述符存放在一片连续的地址空间中，这个连续的地址空间称作中断描述符表（IDT），在保护模式下，中断描述附表可能位于物理内存的任何地方。处理器有一个特殊的寄存器 IDTR，用来存储中断描述附表的起始地址与大小。这个IDTR的格式为：

        47…16                                                                         15…0

32位基址值

界限

当产生一个中断时，处理器会将中断号乘以8然后加到中断描述符表的基址上。然后验证产生的结果地址位于中断描述附表内部（利用表的起始地址与长度）。如果产生的地址没有位于中断描述符表的内部，将产生一个异常。如果产生的地址正确，存储在描述附表中的 8-byte 的描述符会被 CPU 加载并执行。

       通过上面的说明可以得出通过IDTR寄存器来找到system_call()函数地址的方法：根据IDTR寄存器找到中断描述符表，中断描述符表的第0x80项即是system_call()函数的地址。

       在这里我们已经知道怎么获得了system_call()的方法，那如何获得sys_call_table的地址呢？

       我们看看system_call()的源代码：

[c-sharp]  view plain copy

1. # system call handler stub  
2. ENTRY(system_call)  
3.     pushl %eax          # save orig_eax  
4.     SAVE_ALL  
5.     GET_THREAD_INFO(%ebp)  
6.                     # system call tracing in operation / emulation  
7.     /* Note, _TIF_SECCOMP is bit number 8, and so it needs testw and not testb */  
8.     testw $(_TIF_SYSCALL_EMU|_TIF_SYSCALL_TRACE|_TIF_SECCOMP|_TIF_SYSCALL_AUDIT),TI_flags(%ebp)  
9.     jnz syscall_trace_entry  
10.     cmpl $(nr_syscalls), %eax  
11.     jae syscall_badsys  
12. syscall_call:  
13.     call *sys_call_table(,%eax,4)//这就是sys_call_table的地址  
14.     movl %eax,EAX(%esp)     # store the return value  

 

我们找到了sys_call_table的在代码的位置，因此通过下面指令，找出sys_call_table的指令码

$ cd /usr/src/<linux-version>

$ gdb -q vmlinux

$ disass sys_call_table

$ x/xw syscall_call+0

下面就是通过查找0x408514ff这个指令来得到*sys_call_table 的值，以上我们便可以找到sys_call_table。

Linux 系统中用来查询文件信息的系统调用是sys_getdents64，这一点可以通过strace来观察到，例如strace ps 将列出命令ps用到的系统调用，从中可以发现ps是通过sys_getedents64来执行操作的。当查询文件或者目录的相关信息时，Linux系统用sys_getedents64来执行相应的查询操作，并把得到的信息传递给用户空间运行的程序，所以如果修改该系统调用，去掉结果中与某些特定文件的相关信息，那么所有利用该系统调用的程序将看不见该文件，从而达到了隐藏的目的。首先介绍一下原来的系统调用，其原型为：

int sys_getdents64(unsigned int fd, struct linux_dirent64 *dirp,unsigned int count)

其中fd为指向目录文件的文件描述符，该函数根据fd所指向的目录文件读取相应dirent结构，并放入dirp中，其中count为dirp中返回的数据量，正确时该函数返回值为填充到dirp的字节数。

因此，只需要把上述的sys_getdents64替换成自己写的hacked_getdents函数，对隐藏的进程进行过滤，从而实现进程的隐藏。

在hacked_getdents函数中，怎么对隐藏的进程进行过滤呢？

由于在Linux中不存在直接查询进程信息的系统调用，类似于ps这样查询进程信息的命令是通过查询proc文件系统来实现的，由于proc文件系统它是应用文件系统的接口实现，因此同样可以用隐藏文件的方法来隐藏proc文件系统中的文件，只需要在上面的hacked_getdents中加入对于proc文件系统的判断即可。

由于proc是特殊的文件系统，只存在于内存之中，不存在于任何实际设备之上，所以Linux内核分配给它一个特定的主设备号0以及一个特定的次设备号3， 除此之外，由于在外存上没有与之对应的i节点,所以系统也分配给它一个特殊的节点号PROC_ROOT_INO（值为1），而设备上的1号索引节点是保留 不用的。

通过上面的分析，可以得出判断一个文件是否属于proc文件系统的方法：
1）得到该文件对应的fstat结构fbuf;
2） if (fbuf->ino == PROC_ROOT_INO && !MAJOR(fbuf->dev) && MINOR(fbuf->idev) == 3)

{该文件属于proc文件系统}

 

通过上面的分析，给出隐藏特定进程的伪代码表示：

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1. hacket_getdents(unsigned int fd,   
2. struct dirent *dirp, unsigned int count)   
3. {  
4.    调用原来的系统调用；   
5.    得到fd所对应的节点；   
6.    If(该文件属于proc文件系统的进程文件&&该进程需要隐藏)   
7.    {  
8. 从dirp中去掉该文件相关信息  
9. }  
10. }  

 

 

以上便是通过劫持系统调用而实现隐藏进程的原理！

 

二 、实现

本人比较懒，懒得再重新设置进程的hide变量，于是在之前的一篇文章《linux 隐藏进程-crux实现》基础上进行修改(url:http://blog.csdn.net/billpig/archive/2010/11/26/6038330.aspx)，使得内核能够同时支持本文的方法及前篇文章的方法。为了区分开两种方法，在include/linux/文件夹下添加hide.h头文件。

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1. #ifndef HIDE  
2. #define HIDE  
3. #define USE_HOOK //使用第二种方法  
4. //#define USE_PROC //使用第一种方法，该语句和上一句只能选其一  
5. #endif  

 

 

在hide.h选择隐藏文件的方式后，在linux内核文件目录下,执行make bzImage，然后把得到的内核加入grub目录。分别设置不同的隐藏方式即可得到不同方法所得到的内核。

2.1 修改前一篇文章 /proc

 

修改前一篇文件/proc的代码，使得不会影响本文代码的实现(因为前篇文章已经实现进程隐藏了，再次隐藏无意义)，于是修改fs/proc/base.c的proc_pid_readdir()的代码如下:

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1. /* for the /proc/ directory itself, after non-process stuff has been done */  
2. int proc_pid_readdir(struct file * filp, void * dirent, filldir_t filldir)  
3. {  
4.     unsigned int tgid_array[PROC_MAXPIDS];  
5.     char buf[PROC_NUMBUF];  
6.     unsigned int nr = filp->f_pos - FIRST_PROCESS_ENTRY;  
7.     unsigned int nr_tgids, i;  
8.     int next_tgid;  
9. #ifdef USE_PROC  
10.     task_t *task; //declare a task_struct  
11. #endif  
12.     if (!nr) {  
13.         ino_t ino = fake_ino(0,PROC_TGID_INO);  
14.         if (filldir(dirent, "self", 4, filp->f_pos, ino, DT_LNK) < 0)  
15.             return 0;  
16.         filp->f_pos++;  
17.         nr++;  
18.     }  
19.     /* f_version caches the tgid value that the last readdir call couldn't 
20.      * return. lseek aka telldir automagically resets f_version to 0. 
21.      */  
22.     next_tgid = filp->f_version;  
23.     filp->f_version = 0;  
24.     for (;;) {  
25.         nr_tgids = get_tgid_list(nr, next_tgid, tgid_array);  
26.         if (!nr_tgids) {  
27.             /* no more entries ! */  
28.             break;  
29.         }  
30.         next_tgid = 0;  
31.         /* do not use the last found pid, reserve it for next_tgid */  
32.         if (nr_tgids == PROC_MAXPIDS) {  
33.             nr_tgids--;  
34.             next_tgid = tgid_array[nr_tgids];  
35.         }  
36.         for (i=0;i<nr_tgids;i++) {  
37.             int tgid = tgid_array[i];  
38.             ino_t ino = fake_ino(tgid,PROC_TGID_INO);  
39.             unsigned long j = PROC_NUMBUF;  
40. #ifdef USE_PROC  
41.             //get task_struct from pid  
42.             task = find_task_by_pid(tgid);  
43. #endif  
44.             do  
45.                 buf[--j] = '0' + (tgid % 10);  
46.             while ((tgid /= 10) != 0);  
47.             //task = find_task_by_pid(tgid);  
48. #ifdef USE_PROC  
49.             printk(KERN_ALERT "pid:%d, hide:%d/n", task->pid, task->hide);  
50.             //if task is not hide, then add to /proc  
51.             if(task != NULL && task->hide == 0)  
52.             {  
53.                 printk(KERN_ALERT "task:%d no hide/n", task->pid);  
54. #endif  
55.                 if (filldir(dirent, buf+j, PROC_NUMBUF-j, filp->f_pos, ino, DT_DIR) < 0) {  
56.                     /* returning this tgid failed, save it as the first 
57.                      * pid for the next readir call */  
58.                     filp->f_version = tgid_array[i];  
59.                     goto out;  
60.                 }  
61. #ifdef USE_PROC  
62.             }  
63.             filp->f_pos++;  
64.             nr++;  
65. #endif  
66.         }  
67.     }  
68. out:  
69.     return 0;  
70. }  

 

 

2.2 本文方法的实现

 

2.2.1 hook.c

在2.1中去除掉了修改后的/proc代码对本文的影响，接下来便实现在第一部分内容原理的代码。

于是，在kernel目录下创建hook.c文件，具体内容如下：

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1. #include <linux/module.h>  
2. #include <linux/kernel.h>  
3. #include <asm/unistd.h>  
4. #include <linux/types.h>  
5. #include <linux/sched.h>  
6. #include <linux/dirent.h>  
7. #include <linux/string.h>  
8. #include <linux/file.h>  
9. #include <linux/list.h>  
10. #include <asm/uaccess.h>  
11. #include <linux/unistd.h>  
12. #include <linux/stat.h>  
13. #include <linux/proc_fs.h>  
14. #include <linux/sched.h>  
15. #include <linux/hide.h>  
16. #define CALLOFF 100  
17. //定义 idtr and idt struct  
18. struct{  
19.     unsigned short limit;  
20.     unsigned int base;  
21. }__attribute__((packed))idtr;  
22. struct{  
23.     unsigned short off_low;  
24.     unsigned short sel;  
25.     unsigned char none, flags;  
26.     unsigned short off_high;  
27. }__attribute__((packed))*idt;  
28. /* 
29. struct linux_dirent64{ 
30.     u64 d_ino; 
31.     s64 d_off; 
32.     unsigned short d_reclen; 
33.     unsigned char d_type; 
34.     char d_name[1]; 
35. };*/  
36. //定义函数指针，指向被劫持的系统调用  
37. asmlinkage long (*orig_getdents)(unsigned int fd, struct linux_dirent64 __user *dirp, unsigned int count);  
38. int orig_cr0;  
39. void ** system_call_table;  
40. //获得system_call函数地址  
41. void * get_system_call(void)  
42. {  
43.     void * addr = NULL;  
44.     asm("sidt %0":"=m"(idtr));  
45.     idt = (void*) ((unsigned long*)idtr.base);  
46.     addr = (void*) (((unsigned int)idt[0x80].off_low) | (((unsigned int)idt[0x80].off_high)<<16 ));  
47.     return addr;  
48. }  
49. //查找sys_call_table  
50. char * findoffset(char * start)  
51. {  
52.     char *p;  
53.     for(p=start; p < start + CALLOFF; p++){  
54.         if(*(p+0) == '/xff' && *(p+1) == '/x14' && *(p+2) == '/x85')  
55.             return p;  
56.     }  
57.     return NULL;  
58. }  
59. //获得sys_call_table的地址  
60. void ** get_system_call_addr(void)  
61. {  
62.     unsigned long sct = 0;  
63.     char * p;  
64.     unsigned long addr = (unsigned long)get_system_call();  
65.     if((p=findoffset((char*) addr)))  
66.     {  
67.         sct = *(unsigned long*)(p+3);  
68.         printk(KERN_ALERT "find sys_call_addr: 0x%x/n", (unsigned int)sct);  
69.     }  
70.     return ((void **)sct);  
71. }  
72. //清除和返回cr0  
73. unsigned int clear_and_return_cr0(void)  
74. {  
75.     unsigned int cr0 = 0;  
76.     unsigned int ret;  
77.     asm volatile ("movl %%cr0, %%eax"  
78.             :"=a"(cr0));  
79.     ret = cr0;  
80.     cr0 &= 0xfffeffff;  
81.     asm volatile ("movl %%eax, %%cr0"  
82.             ::"a"(cr0));  
83.     return ret;  
84. }  
85. //设置cr0  
86. void setback_cr0(unsigned int val)  
87. {  
88.     asm volatile ("movl %%eax, %%cr0"  
89.             ::"a"(val));  
90. }  
91. //char* 转换为 int  
92. int atoi(char *str)  
93. {  
94.     int res = 0;  
95.     int mul = 1;  
96.     char *ptr;  
97.     for(ptr = str + strlen(str)-1; ptr >= str; ptr--){  
98.         if(*ptr < '0' || *ptr > '9')  
99.             return -1;  
100.         res += (*ptr -'0') * mul;  
101.         mul *= 10;  
102.     }  
103.     return res;  
104. }  
105. //check if process whose pid equals 'pid' is set to hidden  
106. //检查进程号pid是否有设置隐藏  
107. int ishidden(pid_t pid)  
108. {  
109.     if(pid < 0)  
110.         return 0;     
111.     struct task_struct * task = NULL;  
112.     task = find_task_by_pid(pid);  
113. //  printk(KERN_ALERT "pid:%d,hide:%d/n", pid, task->hide);  
114.     if(task != NULL && task->hide == 1){       
115. //      printk(KERN_ALERT "pid:%d,task pid:%d,hide:%d/n",pid, task->pid, task->hide);  
116.         return 1;  
117.     }  
118.     return 0;     
119. }  
120. //the hacked sys_getdents64  
121. //劫持后更换的系统调用  
122. asmlinkage long hacked_getdents(unsigned int fd, struct linux_dirent64 __user *dirp, unsigned int count)  
123. {  
124.     long value = 0;  
125.       
126.     unsigned short len = 0;  
127.     unsigned short tlen = 0;  
128. //  printk(KERN_ALERT "hidden get dents/n");  
129.     struct kstat fbuf;  
130.     vfs_fstat(fd, &fbuf);//获取文件信息  
131.     //printk(KERN_ALERT "ino:%d, proc:%d,major:%d,minor:%d/n", fbuf.ino, PROC_ROOT_INO, MAJOR(fbuf.dev), MINOR(fbuf.dev));  
132.     if(orig_getdents != NULL)  
133.     {  
134.         //执行旧的系统调用  
135.         value = (*orig_getdents)(fd, dirp, count);  
136.         // if the file is in /proc    
137.         //判断文件是否是/proc下的文件  
138.         if(fbuf.ino == PROC_ROOT_INO && !MAJOR(fbuf.dev) && MINOR(fbuf.dev) == 3)  
139.         {  
140. //          printk(KERN_ALERT "this is proc");  
141.             tlen = value;  
142.             int pid;  
143.             while(tlen>0){  
144.                 len = dirp->d_reclen;  
145.                 tlen = tlen - len;  
146.             //  printk(KERN_ALERT "dname:%s,",dirp->d_name);  
147.                 //获取进程号  
148.                 pid = atoi(dirp->d_name);  
149.             //  printk(KERN_ALERT "pid:%d/n", pid);  
150.                 if(pid != -1 && ishidden(pid))  
151.                 {  
152. //                  printk(KERN_ALERT "find process/n");  
153. //                  //remove the hidden process  
154.                     //从/proc去除进程文件  
155.                     memmove(dirp, (char*)dirp + dirp->d_reclen, tlen);  
156.                     value = value -len;  
157. //                  printk(KERN_ALERT "hide successful/n");  
158.                 }  
159.                 if(tlen)  
160.                     dirp = (struct linux_dirent64 *)((char*)dirp + dirp->d_reclen);  
161.             }  
162.         }  
163.           
164.     }  
165.     else  
166.         printk(KERN_ALERT "orig_getdents is null/n");  
167.       
168.       
169.       
170.       
171.     return value;  
172. }  
173. //hook系统调用  
174. asmlinkage long sys_hook(void)  
175. {  
176. #ifdef USE_HOOK  
177.     system_call_table = get_system_call_addr();  
178.       
179.     if(!system_call_table){  
180.         return -EFAULT;  
181.     }else if(system_call_table[__NR_getdents64] != hacked_getdents)  
182.     {  
183.         printk(KERN_ALERT "sct:0x%x,hacked_getdents:0x%x/n", (unsigned int)system_call_table[__NR_getdents64],(unsigned int)hacked_getdents);  
184.         orig_cr0 = clear_and_return_cr0();  
185.           
186.         orig_getdents = system_call_table[__NR_getdents64];  
187.     //  printk(KERN_ALERT "old:0x%x, new:0x%x/n",(unsigned int) orig_getdents, (unsigned int)hacked_getdents);  
188.       
189.         if(hacked_getdents != NULL)  
190.             system_call_table[__NR_getdents64] = hacked_getdents;  
191.           
192.         setback_cr0(orig_cr0);  
193.           
194.       
195.         return 0;  
196.     }else  
197. #endif  
198.         return -EFAULT;  
199.           
200. }  
201. //unhook系统调用  
202. asmlinkage long sys_unhook(void)  
203. {  
204. #ifdef USE_HOOK  
205.     if(system_call_table && system_call_table[__NR_getdents64] == hacked_getdents){  
206.         orig_cr0 = clear_and_return_cr0();  
207.         system_call_table[__NR_getdents] = orig_getdents;  
208.         setback_cr0(orig_cr0);  
209.         return 0;  
210.     }  
211. #endif  
212.     return -EFAULT;  
213. }  

 

然后在修改kernel/Makefile，把hook.o添加入编译选项，使得hook.c代码编译入内核

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1. ...  
2. obj-y     = ...  
3.         kthread.o wait.o kfifo.o sys_ni.o posix-cpu-timers.o hook.o  
4. ...  

 

 

2.2.2 添加系统调用

 

接着，就如和前篇文章一样，添加系统调用的头部及相关信息

在include/asm-i386/unistd.h添加系统调用号及系统的调用总数

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1. #define __NR_hide       294 //add hide sys call no  
2. #define __NR_unhide     295 //add unhide sys call no  
3. #define __NR_hook       296  
4. #define __NR_unhook     297  
5. #define NR_syscalls 298         //modify sys calls  

 

arch/i386/kernel/syscall_table.S在系统调用表中添加相应项,在最后一行添加

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1. .long sys_hide /*add sys call to sys call table */  
2. .long sys_unhide  
3. .long sys_hook  
4. .long sys_unhook  

 

在include/linux/syscalls.h添加函数声明

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1. // declare function for added sys call  
2. asmlinkage long sys_hide(void);  
3. asmlinkage long sys_unhide(void);  
4. asmlinkage long sys_hook(void);  
5. asmlinkage long sys_unhook(void);  

 

 

至此，添加系统调用完成，重新编译内核

 

三、测试

我们编写了一个测试函数，用来我们修改的内核是否成功，代码hook.c(注意跟内核的hook.c区分开来)如下：

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1. #include <stdio.h>  
2. #include <sys/types.h>  
3. #include <linux/unistd.h>  
4. #define __NR_hide 294  
5. #define __NR_unhide 295  
6. #define __NR_hook 296  
7. #define __NR_unhook 297  
8. int main(int argc ,char ** argv)  
9. {  
10.     int j = 0;  
11.     pid_t pid = getpid();  
12.     printf("original/n");  
13.     system("ps");  
14.     //由于使用前篇文章的内容，于是要调用2个系统调用才能隐藏进程  
15.     int i = syscall(__NR_hide);  
16.     i = syscall(__NR_hook);  
17.     printf("hide:/n");  
18.     system("ps");  
19.     i = syscall(__NR_unhide);  
20.     i = syscall(__NR_unhook);  
21.     printf("unhide:/n");  
22.     system("ps");  
23.     return 0;  
24. }  

 

 

gcc hook.c -o hook后,执行 ./hook  ，查看结果如图

 

4、结束语

这只是实现隐藏的另一种方式，网上实现的拦截系统调用只是简单的拦截而已，没有更深一层的应用，本文也是对隐藏进程的另一种补充。由于只是演示而已，个人觉得采用模块的方式会比较好，因为内核的系统调用代码一般是不会修改的。

参考资料：

[1] Linux2.6内核中劫持系统调用隐藏进程:http://linux.chinaitlab.com/kernel/810229_3.html

[2] 高手过招谈Linux环境下的高级隐藏技术:http://blog.csdn.net/ldong2007/archive/2008/09/03/2874082.aspx

[3] 2.6内恶化里劫持系统调用:http://blog.csdn.net/ldong2007/archive/2008/09/03/2872144.aspx

[4] 2.6版本Linux上替换系统调用函数实现隐藏文件学习:http://blog.csdn.net/ldong2007/archive/2008/09/03/2872077.aspx

 

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