linux内核hook技术之函数地址替换

本文主要是介绍linux内核hook技术之函数地址替换，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

前言

    函数地址替换是一种更为简单、常见的hook方式，比如对security_ops、sys_call_table等结构中的函数进行替换，来完成自己的安全权限控制。

    其中security_ops是LSM框架中所使用的，sys_call_table是系统调用表结构。当然了，这些结构目前在内核中都已经是只读数据结构了，如果想直接进行函数替换的话，首先就是考虑解决关闭写保护的问题。在下面的模块例子中，演示了重置cr0寄存器写保护位 及其 修改内存页表项属性值两种关闭写保护方式，有兴趣的朋友可对照代码进行查阅。

    除此之外，linux内核还提供了一些注册函数，允许直接注册自己的钩子函数来实现各种功能，比如netfilter框架下的注册函数nf_register_hook等。

    接下来以替换sys_call_table中的sys_open为例来写了一个小模块，说明下如何进行函数地址替换以及写保护关闭。该模块已在centos6 系列系统编译并测试过，使用其他系统的朋友可能需要进行一些微调。

    使用insmod装载时，需要加上kallsyms_lookup_name_address参数，eg: insmod   **.ko   kallsyms_lookup_name_address=0x***，其中kallsyms_lookup_name_address的值可通过 cat /proc/kallsyms | grep kallsyms_lookup_name获取。

如何hook

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/kallsyms.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/cpu.h>
#include <linux/stop_machine.h>
#include <asm/unistd_64.h>
#include <asm/cacheflush.h>#define HOOK_HOOK_TABLE_NAME "sys_call_table"typedef void (*sys_call_ptr_t)(void);
typedef unsigned long (* kallsyms_lookup_name_t)(const char *name);
typedef long (* hook_sys_open_t)(const char __user *filename, int flags, int mode);static ulong kallsyms_lookup_name_address;
static kallsyms_lookup_name_t hook_lookup_name;
static ulong g_wpbit_val = 0;
static pgprot_t g_orig_pgprot;static ulong hook_table_addr;
static ulong orig_sys_open_addr;/**要替换的钩子函数* */
long hook_new_sys_open(const char __user *filename, int flags, int mode)
{hook_sys_open_t p_orig;p_orig = (hook_sys_open_t)orig_sys_open_addr;printk("this is hook body !\n");return p_orig(filename, flags, mode);
}/**通过寄存器关闭写保护* */
static void hook_clear_wpbit1(void)
{ulong val = read_cr0();g_wpbit_val = val;val &= 0xfffffffffffeffff;write_cr0(val);
}
/** 写保护位恢复函数* */
static void hook_recover_wpbit1(void)
{write_cr0(g_wpbit_val);
}/**关闭内存页写保护标记* */
static void hook_clear_wpbit2(void)
{pte_t *kpte, new_pte, old_pte;unsigned int level;unsigned long pfn;pgprot_t new_prot;/*根据线性地址查询页表项地址*/kpte = lookup_address(hook_table_addr, &level);if (kpte) {old_pte = *kpte;new_prot = pte_pgprot(old_pte);/*根据页表项值获的页表框号*/pfn = pte_pfn(old_pte);/*保存页表属性值*/g_orig_pgprot = new_prot;/*修改页表属性值*/new_prot.pgprot |= _PAGE_RW;/*使用页框号和新的页表属性值合成新的页表项值*/new_pte = pfn_pte(pfn, canon_pgprot(new_prot));/*发生变化,重新设置页表项值*/if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {set_pte_atomic(kpte, new_pte);}}
}/**恢复内存页写保护标记* */
static void hook_recover_wpbit2(void)
{pte_t *kpte, new_pte, old_pte;unsigned int level;unsigned long pfn;/*根据线性地址查询页表项地址*/kpte = lookup_address(hook_table_addr, &level);if (kpte) {old_pte = *kpte;pfn = pte_pfn(old_pte);new_pte = pfn_pte(pfn, canon_pgprot(g_orig_pgprot));if (pte_val(old_pte) != pte_val(new_pte)) {/*发生变化,恢复原有页表项值*/set_pte_atomic(kpte, new_pte);}}
}/**钩子函数注入的地方*此处通过对系统调用表,进行函数地址替换* */
static int hook_do_hijack1(void *arg)
{sys_call_ptr_t *p_call = (sys_call_ptr_t *)hook_table_addr;orig_sys_open_addr = (ulong)p_call[__NR_open];/**进行函数地址替换* */hook_clear_wpbit1();p_call[__NR_open] = (sys_call_ptr_t)hook_new_sys_open;hook_recover_wpbit1();return 0;
}
static int hook_do_hijack2(void *arg)
{sys_call_ptr_t *p_call = (sys_call_ptr_t *)hook_table_addr;orig_sys_open_addr = (ulong)p_call[__NR_open];/**进行函数地址替换* */hook_clear_wpbit2();p_call[__NR_open] = (sys_call_ptr_t)hook_new_sys_open;hook_recover_wpbit2();return 0;
}static int hook_recover_hijack1(void *arg)
{sys_call_ptr_t *p_call = (sys_call_ptr_t *)hook_table_addr;/**进行函数地址恢复* */hook_clear_wpbit1();p_call[__NR_open] = (sys_call_ptr_t)orig_sys_open_addr;hook_recover_wpbit1();return 0;
}static int hook_recover_hijack2(void *arg)
{sys_call_ptr_t *p_call = (sys_call_ptr_t *)hook_table_addr;/**进行函数地址恢复* */hook_clear_wpbit2();p_call[__NR_open] = (sys_call_ptr_t)orig_sys_open_addr;hook_recover_wpbit2();return 0;
}static int hook0_init(void)
{/** kallsyms_lookup_name函数的地址,*在insmod装载时由参数kallsyms_lookup_name_address传递*/hook_lookup_name = (kallsyms_lookup_name_t)kallsyms_lookup_name_address;/** 查找将要劫持的函数地址,此处使用内核提供的kallsyms_lookup_name函数*/hook_table_addr = (ulong)hook_lookup_name(HOOK_HOOK_TABLE_NAME);/**使用设置寄存器wp写保护位的方式来放开写保护,进行只读区域的hook* */stop_machine(hook_do_hijack1, NULL, 0);/** 设置页表项中的可写位(第1位writeable),来进行只读区域的hook* 两种方法都可行* *///stop_machine(hook_do_hijack2, NULL, 0);return 0;
}static void hook0_exit(void)
{/**使用设置寄存器wp写保护位的方式来放开写保护,进行只读区域的hook* */stop_machine(hook_recover_hijack1, NULL, 0);/** 设置页表项中的可写位(第1位writeable),来进行只读区域的hook* 两种方法都可行* *///stop_machine(hook_recover_hijack2, NULL, 0);
}module_init(hook0_init);
module_exit(hook0_exit);
module_param(kallsyms_lookup_name_address, ulong, 0644);
MODULE_LICENSE("GPL");

一些思考

•  推荐使用设置cr0寄存器的方式来关闭写保护功能。
• 在arm等体系架构中，没有cr0寄存器的情况下，可以尝试使用重置页表属性值中的可写位来完成。上述模块中，已经通过该方式成功将sys_call_table写入。不过该方法未必是万能的，还是需要根据具体的hook位置来做进一步尝试。
• 补充说明：在arm架构高版本的linux内核系统，比如4.19.X等版本。可能不存在lookup_address等内核接口，上述重置页表属性值的方法未必可用。但可以使用update_mapping_prot函数来完成，可参照以下代码的使用：

void mark_rodata_ro(void)
{unsigned long section_size;/** mark .rodata as read only. Use __init_begin rather than __end_rodata* to cover NOTES and EXCEPTION_TABLE.*/section_size = (unsigned long)__init_begin - (unsigned long)__start_rodata;update_mapping_prot(__pa_symbol(__start_rodata), (unsigned long)__start_rodata,section_size, PAGE_KERNEL_RO);debug_checkwx();
}
其中, __init_begin以及__start_rodata地址可以从/proc/kallsyms文件中获取。

这篇关于linux内核hook技术之函数地址替换的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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