如何增强Linux内核中的访问控制安全

背景

前段时间，我们的项目组在帮客户解决一些操作系统安全领域的问题，涉及到windows，Linux，macOS三大操作系统平台。无论什么操作系统，本质上都是一个软件，任何软件在一开始设计的时候，都不能百分之百的满足人们的需求，所以操作系统也是一样，为了尽可能的满足人们需求，不得不提供一些供人们定制操作系统的机制。当然除了官方提供的一些机制，也有一些黑魔法，这些黑魔法不被推荐使用，但是有时候面对具体的业务场景，可以作为一个参考的思路。

Linux中常见的拦截过滤

本文着重介绍Linux平台上常见的拦截：

• 用户态动态库拦截。
• 内核态系统调用拦截。
• 堆栈式文件系统拦截。
• inline hook拦截。
• LSM(Linux Security Modules)

动态库劫持

Linux上的动态库劫持主要是基于LD_PRELOAD环境变量，这个环境变量的主要作用是改变动态库的加载顺序，让用户有选择的载入不同动态库中的相同函数。但是使用不当就会引起严重的安全问题，我们可以通过它在主程序和动态连接库中加载别的动态函数，这就给我们提供了一个机会，向别人的程序注入恶意的代码。

假设有以下用户名密码验证的函数：

#include <stdio.h> 
#include <string.h> 
#include <stdlib.h> 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
char passwd[] = "password"; 
if (argc < 2) { 
printf("Invalid argc!n"); 
return; 
} 
if (!strcmp(passwd, argv[1])) { 
printf("Correct Password!n"); 
return; 
} 
printf("Invalid Password!n"); 
} 

我们再写一段hookStrcmp的程序，让这个比较永远正确。

#include <stdio.h> 
int strcmp(const char *s1, const char *s2) 
{ 
/* 永远返回0，表示两个字符串相等 */ 
return 0; 
} 

依次执行以下命令，就会使我们的hook程序先执行。

gcc -Wall -fPIC -shared -o hookStrcmp.so hookStrcmp.c 
export LD_PRELOAD=”./hookStrcmp.so” 

结果会发现，我们自己写的strcmp函数优先被调用了。这是一个最简单的劫持 ，但是如果劫持了类似于geteuid/getuid/getgid，让其返回0，就相当于暴露了root权限。所以为了安全起见，一般将LD_PRELOAD环境变量禁用掉。

Linux系统调用劫持

最近发现在4.4.0的内核中有513多个系统调用(很多都没用过)，系统调用劫持的目的是改变系统中原有的系统调用，，用我们自己的程序替换原有的系统调用。Linux内核中所有的系统调用都是放在一个叫做sys_call_table的内核数组中，数组的值就表示这个系统调用服务程序的入口地址。整个系统调用的流程如下：

当用户态发起一个系统调用时，会通过80软中断进入到syscall hander，进而进入全局的系统调用表sys_call_table去查找具体的系统调用，那么如果我们将这个数组中的地址改成我们自己的程序地址，就可以实现系统调用劫持。但是内核为了安全，对这种操作做了一些限制：

• sys_call_table的符号没有导出，不能直接获取。
• sys_call_table所在的内存页是只读属性的，无法直接进行修改。

对于以上两个问题，解决方案如下(方法不止一种)：

• 获取sys_call_table的地址 ：

grep sys_call_table /boot/System.map-uname -r 

• 控制页表只读属性是由CR0寄存器的WP位控制的，只要将这个位清零就可以对只读页表进行修改。

/* make the page writable */ 
int make_rw(unsigned long address) 
{ 
unsigned int level; 
pte_t *pte = lookup_address(address, &level);//查找虚拟地址所在的页表地址 
pte->pte |= _PAGE_RW;//设置页表读写属性 
return 0; 
} 

/* make the page write protected */ 
int make_ro(unsigned long address) 
{ 
unsigned int level; 
pte_t *pte = lookup_address(address, &level); 
pte->pte &= ~_PAGE_RW;//设置只读属性 
return 0; 
} 

1. 开始替换系统调用

（编辑：晋中站长网）

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