如何增强Linux内核中的访问控制安全

2. 恢复原状

static void syscall_cleanup_module(void) 
{ 
printk(KERN_ALERT "Module syscall unloaded.n"); 
make_rw((unsigned long)sys_call_table); 
sys_call_table[__NR_getdents] = (unsigned long *)orig_getdents; 
make_ro((unsigned long)sys_call_table); 
} 

使用Makefile编译，insmod插入内核模块后，再执行ls时，就会进入到我们的系统调用，我们可以在hook代码中删掉某些文件，ls就不会显示这些文件，但是这些文件还是存在的。

堆栈式文件系统

Linux通过vfs虚拟文件系统来统一抽象具体的磁盘文件系统，从上到下的IO栈形成了一个堆栈式。通过对内核源码的分析，以一次读操作为例，从上到下所执行的流程如下：

内核中采用了很多c语言形式的面向对象，也就是函数指针的形式，例如read是vfs提供用户的接口，具体底下调用的是ext2的read操作。我们只要实现VFS提供的各种接口，就可以实现一个堆栈式文件系统。Linux内核中已经集成了一些堆栈式文件系统，例如Ubuntu在安装时会提醒你是否需要加密home目录，其实就是一个堆栈式的加密文件系统(eCryptfs)，原理如下：

实现了一个堆栈式文件系统，相当于所有的读写操作都会进入到我们的文件系统，可以拿到所有的数据，就可以进行做一些拦截过滤。

以下是我实现的一个最简单的堆栈式文件系统，实现了最简单的打开、读写文件，麻雀虽小但五脏俱全。

https://github.com/wangzhangjun/wzjfs

inline hook

我们知道内核中的函数不可能把所有功能都在这个函数中全部实现，它必定要调用它的下层函数。如果这个下层函数可以得到我们想要的过滤信息内容，就可以把下层函数在上层函数中的offset替换成新的函数的offset，这样上层函数调用下层函数时，就会跳到新的函数中，在新的函数中做过滤和劫持内容的工作。所以从原理上来说，inline hook可以想hook哪里就hook哪里。

inline hook 有两个重要的问题：

• 如何定位hook点。
• 如何注入hook函数入口。

1. 对于第一个问题:

需要有一点的内核源码经验，比如说对于read操作，源码如下：

在这里当发起read系统调用后，就会进入到sys_read,在sys_read中会调用vfs_read函数，在vfs_read的参数中正好有我们需要过滤的信息，那么就可以把vfs_read当做一个hook点。

2. 对于第二个问题:

如何Hook?这里介绍两种方式：

• 第一种方式：直接进行二进制替换，将call指令的操作数替换为hook函数的地址。



• 第二种方式：Linux内核提供的kprobes机制。

其原理是在hook点注入int 3(x86)的机器码，让cpu运行到这里的时候会触发sig_trap信号，然后将用户自定义的hook函数注入到sig_trap的回调函数中，达到触发hook函数的目的。这个其实也是调试器的原理。

LSM

LSM是Linux Secrity Module的简称，即linux安全模块。是一种通用的Linux安全框架，具有效率高，简单易用等特点。原理如下：

LSM在内核中做了以下工作：

• 在特定的内核数据结构中加入安全域。
• 在内核源代码中不同的关键点插入对安全钩子函数的调用。
• 加入一个通用的安全系统调用。
• 提供了函数允许内核模块注册为安全模块或者注销。
• 将capabilities逻辑的大部分移植为一个可选的安全模块,具有可扩展性。

适用场景

对于以上几种Hook方式，有其不同的应用场景。

• 动态库劫持不太完全，劫持的信息有可能满足不了我们的需求，还有可能别人在你之前劫持了，一旦禁用LD_PRELOAD就失效了。
• 系统调用劫持，劫持的信息有可能满足不了我们的需求，例如不能获取struct file结构体，不能获取文件的绝对路径等。
• 堆栈式文件系统，依赖于Mount,可能需要重启系统。
• inline hook，灵活性高，随意Hook，即时生效无需重启，但是在不同内核版本之间通用性差，一旦某些函数发生了变化，Hook失效。
• LSM，在早期的内核中，只能允许一个LSM内核模块加载，例如加载了SELinux，就不能加载其他的LSM模块，在最新的内核版本中不存在这个问题。

总结

（编辑：晋中站长网）

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