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看雪论坛作者ID：王麻子本人
目前绝大部分app都会频繁的使用syscall去获取设备指纹和做一些反调试，使用常规方式过反调试已经非常困难了，使用内存搜索svc指令已经不能满足需求了，开始学习了一下通过ptrace/ptrace配合seccomp来解决svc反调试难定位难绕过等问题。
Linux 2.6.12中的导入了第一个版本的seccomp，通过向/proc/PID/seccomp接口中写入“1”来启动通过滤器只支持几个函数。
read()，write()，_exit()，sigreturn()使用其他系统调用就会收到信号(SIGKILL)退出。测试代码如下：
#include <fcntl.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/prctl.h>#include <linux/seccomp.h>void configure_seccomp() {printf("Configuring seccomp\n");prctl(PR_SET_SECCOMP, SECCOMP_MODE_STRICT);}int main(int argc, char* argv[]) {int infd, outfd;if (argc < 3) {printf("Usage:\n\t%s <input path> <output_path>\n", argv[0]);return -1;}printf("Starting test seccomp Y/N?");char c = getchar();if (c == 'y' || c == 'Y') configure_seccomp();printf("Opening '%s' for reading\n", argv[1]);if ((infd = open(argv[1], O_RDONLY)) > 0) {ssize_t read_bytes;char buffer[1024];printf("Opening '%s' for writing\n", argv[2]);if ((outfd = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT, 0644)) > 0) {while ((read_bytes = read(infd, &buffer, 1024)) > 0)write(outfd, &buffer, (ssize_t)read_bytes);}close(infd);close(outfd);}printf("End!\n");return 0;}
可以看到执行到22行就结束了没执行到 Eed.
Seccomp-BPF（Berkeley Packet Filter）是Linux内核中的一种安全机制，用于限制进程对系统调用的访问权限。它主要用于防止恶意软件对系统的攻击，提高系统的安全性。
Seccomp-BPF使用BPF（Berkeley Packet Filter）技术来实现系统调用过滤，可以使用BPF程序指定哪些系统调用可以被进程访问，哪些不能。BPF程序由一组BPF指令组成，可以在系统调用执行之前对其进行检查，以决定是否允许执行该系统调用。
Seccomp-BPF提供了两种模式：白名单模式和黑名单模式。白名单模式允许所有系统调用，除非明确指定不允许的系统调用。黑名单模式禁止所有系统调用，除非明确指定允许的系统调用。这两种模式的选择取决于您的实际需求。
Seccomp-BPF提供了一个钩子函数，在系统调用执行之前会进入到这个函数，对系统调用进行检查，如果BPF程序允许执行该系统调用，则进程可以继续执行，否则会抛出一个异常。
1.BPF确定了一个可以在内核内部实现的虚拟机，该虚拟机具有以下特性：
简单指令集小型指令集所有的命令大小相一致实现过程简单、快速只有分支向前指令程序是有向无环图(DAGs)，没有循环易于验证程序的有效性/安全性简单的指令集⇒可以验证操作码和参数可以检测死代码程序必须以 Return 结束BPF过滤器程序仅限于4096条指令
2.Seccomp-BPF 使用的也只是BPF的子集功能：
Conditional JMP(条件判断跳转)当匹配条件为真，跳转到true指定位置当 匹配条件为假，跳转到false指定位置跳转偏移量最大255JMP(直接跳转)跳转目标是指令偏移量跳转 偏移量最大255Load(数据读取)读取程序参数读取指定的16位内存地址Store(数据存储)保存数据到指定的16位内存地址中支持的运算+ - * / & | ^ >> << !返回值SECCOMP_RET_ALLOW - 允许继续使用系统调用SECCOMP_RET_KILL - 终止系统调用SECCOMP_RET_ERRNO - 返回设置的errno值SECCOMP_RET_TRACE - 通知附加的ptrace（如果存在）SECCOMP_RET_TRAP - 往进程发送 SIGSYS信号最多只能有4096条命令不能出现循环
Seccomp-BPF程序 接收以下结构作为输入参数：
/*** struct seccomp_data - the format the BPF program executes over.* @nr: the system call number* @arch: indicates system call convention as an AUDIT_ARCH_* value* as defined in <linux/audit.h>.* @instruction_pointer: at the time of the system call.* @args: up to 6 system call arguments always stored as 64-bit values* regardless of the architecture.*/struct seccomp_data {int nr;__u32 arch;__u64 instruction_pointer;__u64 args[6];};
使用示例：
在这种情况下，seccomp-BPF 程序将允许使用 O_RDONLY 参数打开第一个调用 , 但是在使用 O_WRONLY | O_CREAT 参数调用 open 时终止程序。
#include <stdio.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <stddef.h>#include <sys/prctl.h>#include <linux/seccomp.h>#include <linux/filter.h>#include <linux/unistd.h>void configure_seccomp() {struct sock_filter filter [] = {BPF_STMT(BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS, (offsetof(struct seccomp_data, nr))),BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K, __NR_write, 0, 1),BPF_STMT(BPF_RET | BPF_K, SECCOMP_RET_ALLOW),BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K, __NR_open, 0, 3),BPF_STMT(BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS, (offsetof(struct seccomp_data, args[1]))),BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K, O_RDONLY, 0, 1),BPF_STMT(BPF_RET | BPF_K, SECCOMP_RET_ALLOW),BPF_STMT(BPF_RET | BPF_K, SECCOMP_RET_KILL)};struct sock_fprog prog = {.len = (unsigned short)(sizeof(filter) / sizeof (filter[0])),.filter = filter,};printf("Configuring seccomp\n");prctl(PR_SET_NO_NEW_PRIVS, 1, 0, 0, 0);prctl(PR_SET_SECCOMP, SECCOMP_MODE_FILTER, &prog);}int main(int argc, char* argv[]) {int infd, outfd;ssize_t read_bytes;char buffer[1024];if (argc < 3) {printf("Usage:\n\tdup_file <input path> <output_path>\n");return -1;}printf("Ducplicating file '%s' to '%s'\n", argv[1], argv[2]);configure_seccomp(); //配置seccompprintf("Opening '%s' for reading\n", argv[1]);if ((infd = open(argv[1], O_RDONLY)) > 0) {printf("Opening '%s' for writing\n", argv[2]);if ((outfd = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT, 0644)) > 0) {while((read_bytes = read(infd, &buffer, 1024)) > 0)write(outfd, &buffer, (ssize_t)read_bytes);}}close(infd);close(outfd);return 0;}
将getpid()的实现改为mkdir()的实现。主要是通过ptrace函数来跟踪子进程，获取其寄存器中的信息，然后根据需求替换对应的系统调用。
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <errno.h>#include <unistd.h>#include <ctype.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/user.h>#include <sys/signal.h>#include <sys/wait.h>#include <sys/ptrace.h>#include <sys/fcntl.h>#include <syscall.h>void die (const char *msg){perror(msg);exit(errno);}void attack(){int rc;syscall(SYS_getpid, SYS_mkdir, "dir", 0777);}int main(){int pid;struct user_regs_struct regs;switch( (pid = fork()) ) {case -1: die("Failed fork");case 0:ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, NULL, NULL);kill(getpid(), SIGSTOP);attack();return 0;}waitpid(pid, 0, 0);while(1) {int st;ptrace(PTRACE_SYSCALL, pid, NULL, NULL);if (waitpid(pid, &st, __WALL) == -1) {break;}if (!(WIFSTOPPED(st) && WSTOPSIG(st) == SIGTRAP)) {break;}ptrace(PTRACE_GETREGS, pid, NULL, ®s);printf("orig_rax = %lld\n", regs.orig_rax);if (regs.rax != -ENOSYS) {continue;}if (regs.orig_rax == SYS_getpid) {regs.orig_rax = regs.rdi;regs.rdi = regs.rsi;regs.rsi = regs.rdx;regs.rdx = regs.r10;regs.r10 = regs.r8;regs.r8 = regs.r9;regs.r9 = 0;ptrace(PTRACE_SETREGS, pid, NULL, ®s);}}return 0;}
使用seccomp-bpf+ptrace加ptrace修改系统调用
看一下main函数这里设置了跟踪openat系统调用子进程请求父进程附加 父进程开启ptrace+seccomp。
1.main
int main(){pid_t pid;int status;if ((pid = fork()) == 0) {/* 目前是跟踪open系统调用 */struct sock_filter filter[] = {BPF_STMT(BPF_LD+BPF_W+BPF_ABS, offsetof(struct seccomp_data, nr)),BPF_JUMP(BPF_JMP+BPF_JEQ+BPF_K, __NR_openat, 0, 1),BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, SECCOMP_RET_TRACE),BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, SECCOMP_RET_ALLOW),};struct sock_fprog prog = {.filter = filter,.len = (unsigned short) (sizeof(filter)/sizeof(filter[0])),};//告诉父进程允许子进程跟踪ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, 0, 0);/* 避免需要 CAP_SYS_ADMIN */if (prctl(PR_SET_NO_NEW_PRIVS, 1, 0, 0, 0) == -1) {perror("prctl(PR_SET_NO_NEW_PRIVS)");return 1;}if (prctl(PR_SET_SECCOMP, SECCOMP_MODE_FILTER, &prog) == -1) {perror("when setting seccomp filter");return 1;}kill(getpid(), SIGSTOP);ssize_t count;char buf[256];int fd;fd = syscall(__NR_openat,fd,"/data/local/tmp/tuzi.txt", O_RDONLY);syscall(__NR_openat,fd,"/data/local/tmp/asdss.txt", O_RDONLY);syscall(__NR_openat,fd,"/data/local/tmp/asda.txt", O_RDONLY);syscall(__NR_openat,fd,"/data/local/tmp/TsdsaWO.txt", O_RDONLY);syscall(__NR_openat,fd,"/data/local/tmp/sadas.txt", O_RDONLY);syscall(__NR_openat,fd,"/data/local/tmp/sad.txt", O_RDONLY);syscall(__NR_openat,fd,"/data/local/tmp/asda.txt", O_RDONLY);//printf("fd : %d \n" ,fd);if (fd == -1) {perror("open");return 1;}while((count = syscall(__NR_read, fd, buf, sizeof(buf))) > 0) {syscall(__NR_write, STDOUT_FILENO, buf, count);}syscall(__NR_close, fd);} else {waitpid(pid, &status, 0);//尝试开启ptrace+seccompptrace(PTRACE_SETOPTIONS, pid, 0, PTRACE_O_TRACESECCOMP);process_signals(pid);return 0;}}
2.bpf结构
下面来解释一下bpf结构，BPF 被定义为一种虚拟机 (VM)，它具有一个数据寄存器或累加器、一个索引寄存器和一个隐式程序计数器 (PC)。它的“汇编”指令被定义为具有以下格式的结构：
struct sock_filter {u_short code;u_char jt;u_char jf;u_long k;};
有累加器，跳转等待码（操作码），jt和jf是跳转指令中使用的程序计数器的增量，而k是一个辅助值，其用法取决于代码编号。
BPFs有一个可寻址空间，其中的数据在网络情况下是一个数据包数据报，对于seccomp有一下结构：
struct seccomp_data {int nr; /* System call number */__u32 arch; /* AUDIT_ARCH_* value(see <linux/audit.h>) */__u64 instruction_pointer; /* CPU instruction pointer */__u64 args[6]; /* Up to 6 system call arguments */};
所以bpfs在seccomp中做的是对这些数据进行操作并返回一个值告诉内核下一步做什么，比如：
允许进程执行调用（SECCOMP_RET_ALLOW）终止（SECCOMP_RET_KILL）
详细见文档：seccomp文档（https://manpages.ubuntu.com/manpages/xenial/man2/seccomp.2.html）
现在我们可以根据系统调用号和参数进行过滤，bpf过滤器被定义为一个sock_filter结构，其中每条都是一个bpf指令。
BPF_STMT(BPF_LD+BPF_W+BPF_ABS, offsetof(struct seccomp_data, nr)),BPF_JUMP(BPF_JMP+BPF_JEQ+BPF_K, __NR_openat, 0, 1),BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, SECCOMP_RET_TRACE),BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, SECCOMP_RET_ALLOW),
BPF_STMT和BPF_JUMP是两个填充sock_filter结构的简单红。他在参数上有所不同。其中包括BPF_JUMP中的跳跃偏移量。在两种情况下。第一个参数都是操作码，作为助记符帮助：例如，第一个参数是使用绝对寻址(BPF_ABS) 将一个字 (BPF_W) 加载到累加器 (BPF_LD) 中。
第一条指令是要求VM将呼叫号码加载nr到累加器。第二条将与openat的系统调用号进行比较。如果他们相等（pc + o），则要求vm不修改计数器。因此运行第三条指令，否则跳转到PC+1，这是第四条指令（当执行到这条指令时，pc已经指向第三条指令）。因此如果这是一个开放的系统调用，我们将返回SECCOMP_RET_TRACE，这会调用跟踪器否则返回SECCOMP_RET_ALLOW，这将会让没有被跟踪的系统调用直接执行。
然后是第一次调用 prctl 设置PR_SET_NO_NEW_RPIVS,这会阻止子进程拥有比父进程更多的权限。他使用PR_SET_SECCOMP选择设置seccomp过滤器，不是root用户也可以使用，之后使用openat系统调用进行打开文件等操作。
父进程我设置了PTRACE_O_TRACESECCOMP 选项，当过滤器返回 SECCOMP_RET_TRACE 并将事件信号发送给跟踪器时，跟踪器将停止。此函数的另一个变化是我们不再需要设置 PTRACE_O_TRACESYSGOOD，因为我们被 seccomp 中断，而不是因为系统调用。
3.最终功能
static void process_signals(pid_t child){char file_to_redirect[256] = "/data/local/tmp/tuzi1.txt";char file_to_avoid[256] = "/data/local/tmp/tuzi.txt";int status;while(1) {char orig_file[PATH_MAX];struct user_pt_regs regs;struct iovec io;io.iov_base = ®s;io.iov_len = sizeof(regs);ptrace(PTRACE_CONT, child, 0, 0);waitpid(child, &status, 0);ptrace(PTRACE_GETREGSET, child, (void*)NT_PRSTATUS, &io);if (status >> 8 == (SIGTRAP | (PTRACE_EVENT_SECCOMP << 8)) ){switch (regs.regs[8]){case __NR_openat:read_file(child, orig_file,regs);if (strcmp(file_to_avoid, orig_file) == 0){putdata(child,regs.regs[1],file_to_redirect,strlen(file_to_avoid)+1);}}if (WIFEXITED(status)){break;}}}
这里就很简单了获取到svc的信号后读取x8寄存器判断是否为openat的系统调用号，这里只对file_to_avoid进行了替换，看一下最终效果：
可以看到不仅只对openat进行了监控也成功的将了第一次打开的文件
/data/local/tmp/tuzi.txt修改为了/data/local/tmp/tuzi1.txt。
结束
demo地址 github（https://github.com/xiaotujinbnb/ptrace-seccomp-demo）
proot
（https://github.com/proot-me/proot）
基于ptrace的Android系统调用跟踪&hook工具
（https://bbs.pediy.com/thread-271921.htm）
SVC的TraceHook沙箱的实现&无痕Hook实现思路
（https://bbs.pediy.com/thread-273160.htm#msg_header_h2_5）
ptrace を使用して seccomp による制限を回避してみる
（https://blog.ssrf.in/post/bypass-seccomp-with-ptrace/）
ptrace(2) — Linux manual page
（https://man7.org/linux/man-pages/man2/ptrace.2.html）
Seccomp and Seccomp-BPF
（https://ajxchapman.github.io/linux/2016/08/31/seccomp-and-seccomp-bpf.html）
深入浅出 eBPF
（https://www.ebpf.top/post/kernel_btf/）
看雪ID：王麻子本人
https://bbs.kanxue.com/user-home-928079.htm
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