本文为看雪论坛优秀文章
看雪论坛作者ID：Ylarod
本篇将实现一个劫持内核内BL指令跳转到自身模块函数执行的简单inline hook。
一
ARM64 指令基础
BL 指令
跳转到相对于PC的指定地址，并将下一条指令地址存入LR寄存器。
跳转范围：±128MB
指令格式
31 | 30 29 28 27 26 | 25 ... 01 | 0 0 1 0 1 | imm26
地址编码
imm26 负数使用补码表示
正数和0的补码就是该数字本身再补上符号位0。负数的补码则是将其对应正数按位取反再加1。
可能有人会有疑惑，明明立即数只有26位，跳转范围应该是±32MB才对，为什么会是±128MB呢？
因为arm64指令长度都是4字节，所以编码地址的时候除了4，比如跳转 0x4，imm26 是 1。
简单例子
BL 0x40b100101 00000000000000000000000001BL -0x40b100101 11111111111111111111111111
使用keystone生成机器码
from keystone import *import structks = Ks(KS_ARCH_ARM64, KS_MODE_LITTLE_ENDIAN)code, count = ks.asm("BL 0x4")code = struct.unpack("<I", bytes(code))[0]print(bin(code))
以上代码输出：
0b10010100000000000000000000000001
模拟运行一下试试吧。
from capstone import *from keystone import *from unicorn import *test_code = """NOPmov x0, #1b 0x14add x0, x0, #1add x0, x0, #1add x0, x0, #1add x0, x0, #1"""def hook_code(_mu, address, size, user_data):instruction = _mu.mem_read(address, size)# 将地址设置为0，来得到原始的相对跳转地址# 设置成address可以得到实际跳转地址for i in cs.disasm(instruction, 0x0):print('[0x%08X] %s\t%s' % (address, i.mnemonic, i.op_str))ks = Ks(KS_ARCH_ARM64, KS_MODE_LITTLE_ENDIAN)cs = Cs(CS_ARCH_ARM64, CS_MODE_ARM)code, code_count = ks.asm(test_code)mu = Uc(UC_ARCH_ARM64, UC_MODE_ARM)mu.mem_map(0x0, 0x1000, UC_PROT_ALL)mu.mem_write(0x0, bytes(code))mu.hook_add(UC_HOOK_CODE, hook_code)mu.emu_start(0x0, code_count * 4)
输出如下：
[0x00000000] nop
[0x00000004] movz x0, #0x1
[0x00000008] b #0xc
[0x00000014] add x0, x0, #1
[0x00000018] add x0, x0, #1
二
相关内核基础
内核分段及权限设定
1、分了哪些段
见 arch/arm64/kernel/vmlinux.lds.S
_text → _etext 之间是代码段。 start_rodata → end_rodata 之间是只读数据段。 init_begin → init_end 之间是内核初始化相关的段，包括代码和数据。 _data → _end 之间是可读可写的数据段。
2、各个段的权限设定
见 arch/arm64/mm/mmu.c 的 map_kernel 函数
pgprot_t text_prot = rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;map_kernel_segment(pgdp, _text, _etext, text_prot, &vmlinux_text, 0,VM_NO_GUARD);map_kernel_segment(pgdp, __start_rodata, __inittext_begin, PAGE_KERNEL,&vmlinux_rodata, NO_CONT_MAPPINGS, VM_NO_GUARD);map_kernel_segment(pgdp, __inittext_begin, __inittext_end, text_prot,&vmlinux_inittext, 0, VM_NO_GUARD);map_kernel_segment(pgdp, __initdata_begin, __initdata_end, PAGE_KERNEL,&vmlinux_initdata, 0, VM_NO_GUARD);map_kernel_segment(pgdp, _data, _end, PAGE_KERNEL, &vmlinux_data, 0, 0);
#define _PROT_DEFAULT (PTE_TYPE_PAGE | PTE_AF | PTE_SHARED)#define PROT_DEFAULT (_PROT_DEFAULT | PTE_MAYBE_NG)#define PROT_NORMAL (PROT_DEFAULT | PTE_PXN | PTE_UXN | PTE_WRITE | PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL))#define PAGE_KERNEL __pgprot(PROT_NORMAL)#define PAGE_KERNEL_ROX __pgprot((PROT_NORMAL & ~(PTE_WRITE | PTE_PXN)) | PTE_RDONLY)#define PAGE_KERNEL_EXEC __pgprot(PROT_NORMAL & ~PTE_PXN)
3、结论
代码段：_text → _etext
rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
可读特权模式可执行，rodata_enabled为假时可写
只读数据段
PAGE_KERNEL
可读可写不可执行
初始化代码段：
rodata_enabled ? PAGE_KERNEL_ROX : PAGE_KERNEL_EXEC;
可读特权模式可执行，rodata_enabled为假时可写
初始化数据段：
PAGE_KERNEL
可读可写不可执行
数据段：
PAGE_KERNEL
可读可写不可执行
寻找对应符号地址
开了KASLR怎么办？摆！
方法一：kallsyms文件
解除内核符号限制
echo 0 > /proc/sys/kernel/kptr_restrict部分设备需要 echo 1 才行
获取符号地址
cat /proc/kallsyms | grep xxxxx方法二：kprobe大法 (*推荐)
上代码：
uintptr_t kprobe_get_addr(const char *symbol_name) {int ret;struct kprobe kp;uintptr_t tmp = 0;kp.addr = 0;kp.symbol_name = symbol_name;ret = register_kprobe(&kp);tmp = kp.addr;if (ret < 0) {goto out; // not function, maybe symbol}unregister_kprobe(&kp);out:return tmp;}
底层原理：
使用 kallsyms_lookup_name 解析符号地址
需高版本内核！
方法三：kallsyms_lookup_name函数
如果该函数导出，可直接使用该函数定位，但是大部分内核中该函数并未导出。
方法四：奇门遁甲
① 将内核丢进IDA分析，依靠字符串和源码慢慢寻找位置
② 特征码定位
通过一些特征汇编代码定位
③ 根据导出函数，结合偏移辅助定位
比如 &printk - offsetof(printk) + offsetof(foo)
三
让我们开始吧
绕过内核只读限制
方法一
修改内核，将 rodata_enabled 改为 0
优点：简单方便，快捷高效
缺点：安全性降低
评价：开发机要什么安全，方便就完了！
方法二
修改pte，给权限加上可写
详见下面代码：
https://github.com/null0333/aarch64_silent_syscall_hook/blob/master/set_page_flags.c#L48
开始写hook
目标：__arm64_sys_faccessat 的 BL do_faccessat
目的：/memfd: 今天必须给我存在
__arm64_sys_faccessatvar_s0 = 0HINT #0x19STR X30, [X18],#8STP X29, X30, [SP,#-0x10+var_s0]!MOV X29, SPLDR W8, [X0]LDR X1, [X0,#8]LDR W2, [X0,#0x10]MOV W3, WZRMOV W0, W8BL do_faccessatLDP X29, X30, [SP+var_s0],#0x10LDR X30, [X18,#-8]!HINT #0x1DRET; End of function __arm64_sys_faccessat
代码：
#include <linux/cpu.h>#include <linux/memory.h>#include <linux/uaccess.h>#include <linux/init.h>#include <linux/module.h>#include <linux/kprobes.h>#include <linux/printk.h>#include <linux/string.h>#include <asm-generic/errno-base.h>#ifdef pr_fmt#undef pr_fmt#define pr_fmt(fmt) "InlineHookDemo: " fmt#endifstatic const uint32_t mbits = 6u;static const uint32_t mask = 0xfc000000u; // 0b11111100000000000000000000000000static const uint32_t rmask = 0x03ffffffu; // 0b00000011111111111111111111111111static const uint32_t op_bl = 0x94000000u; // "bl" ADDR_PCREL26typedef long (*do_faccessat_t)(int, const char __user *, int, int) ;static do_faccessat_t my_do_faccessat;unsigned int orig_insn, hijack_insn;unsigned long func_addr, insn_addr = 0;uintptr_t kprobe_get_addr(const char *symbol_name) {int ret;struct kprobe kp;uintptr_t tmp = 0;kp.addr = 0;kp.symbol_name = symbol_name;ret = register_kprobe(&kp);tmp = (uintptr_t)kp.addr;if (ret < 0) {goto out; // not function, maybe symbol}unregister_kprobe(&kp);out:return tmp;}bool is_bl_insn(unsigned long addr){uint32_t insn = *(uint32_t*)addr;const uint32_t opc = insn & mask;if (opc == op_bl) {return true;}return false;}uint64_t get_bl_target(unsigned long addr){uint32_t insn = *(uint32_t*)addr;int64_t absolute_addr = (int64_t)(addr) + ((int32_t)(insn << mbits) >> (mbits - 2u)); // sign-extendedreturn (uint64_t)absolute_addr;}uint32_t build_bl_insn(unsigned long addr, unsigned long target){uint32_t insn = *(uint32_t*)addr;const uint32_t opc = insn & mask;int64_t new_pc_offset = ((int64_t)target - (int64_t)(addr)) >> 2; // shifteduint32_t new_insn = opc | (new_pc_offset & ~mask);return new_insn;}uint32_t get_insn(unsigned long addr){return *(unsigned int*)addr;}void set_insn(unsigned long addr, unsigned int insn){cpus_read_lock();*(unsigned int*)addr = insn;cpus_read_unlock();}long hijack_do_faccessat(int dfd, const char __user *filename, int mode, int flags){char prefix[8];pr_emerg("hijack success!");copy_from_user(prefix, filename, 8);prefix[7] = 0;pr_emerg("access: %s", prefix);if (strcmp(prefix, "/memfd:") == 0) {pr_emerg("magic!");return 0;}return my_do_faccessat(dfd, filename, mode, flags);}int ihd_init(void){int i;// 获取函数地址func_addr = kprobe_get_addr("__arm64_sys_faccessat");pr_emerg("func_addr:%lX, ", func_addr);// 遍历内存找到BL指令地址for(i = 0; i < 0x100; i++){if (is_bl_insn(func_addr + i * 0x4)) {insn_addr = func_addr + i * 0x4;break;}}if (insn_addr == 0) { // 未找到BL指令return -ENOENT;}orig_insn = get_insn(insn_addr);my_do_faccessat = (do_faccessat_t)insn_addr;pr_emerg("insn_addr:%lX, ", insn_addr);pr_emerg("orig_insn:%X orig_target_addr:%lX", orig_insn, get_bl_target(insn_addr));hijack_insn = build_bl_insn(insn_addr, (unsigned long)&hijack_do_faccessat);set_insn(insn_addr, hijack_insn);pr_emerg("new_insn:%X new_target_addr:%lX", hijack_insn, get_bl_target(insn_addr));return 0;}void ihd_exit(void){// 恢复修改set_insn(insn_addr, orig_insn);}module_init(ihd_init);module_exit(ihd_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("Ylarod");MODULE_DESCRIPTION("A simple inline hook demo");
问题：
加载成功后没多久就寄掉了，日志中没有原因，就戛然而止，但是还是成功打印了hijack success!
更好的方法
使用kprobe对内核进行hook，更方便，而且问题也更少。
static struct kprobe kp = {.symbol_name = "__arm64_sys_faccessat",.pre_handler = handler_pre,.post_handler = handler_post,.fault_handler = handler_fault};static void handler_post(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs, unsigned long flags) {}static int handler_fault(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs, int trapnr) {return 0;}struct Param {long dfd;const char __user *filename;long mode;long flags;};static int handler_pre(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs) {struct Param param = *(struct Param *)regs->regs[0];// 注意，所有参数都被保存在x0寄存器指向的一段空间内，每个参数的长度限定为8字节pr_emerg("hijack success!");return 0;}// 注册：register_kprobe(&kp);
特别注意：kprobes回调函数的运行期间关闭了抢占，同时也可能关闭中断。因此不论在何种情况下，在回调函数中不能调用会放弃CPU的函数（如信号量、mutex锁等），否则会领取死机重启大礼包。
看雪ID：Ylarod
https://bbs.kanxue.com/user-home-892096.htm
# 往期推荐
球分享
球点赞
球在看
点击“阅读原文”，了解更多！
文章来源: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NTc2MDYxMw==&mid=2458492659&idx=1&sn=6685b0f69a72da4de3fdd89471792498&chksm=b18eae7986f9276f47f37fcdc1892c48691894c31d9f7db47937949ff38fa594816db0987a82#rd
如有侵权请联系:admin#unsafe.sh
如有侵权请联系:admin#unsafe.sh