独自快乐|怎样Hack Linux的内核符号？
Linux内核是不是坚不可摧？答案是NO！尽管内核中存在诸多限制 ， 但你只需要稍微花点心思 ， 也可以想办法突破它们 。 下面我们将通过一个例子来展示这趟有趣的旅程 。
首先简单介绍一下项目的背景 。 客户提供了一批嵌入式智能设备给我们 ， 希望能够检测并且修复其中的安全漏洞 。 我们能够从设备中接触到二进制形式的固件 ， 但却接触不到固件的源码 。 对于二进制固件的漏扫和加固是一个行业难题 。 此外为了减少人工成本 ， 客户还希望我们提供一个自动化的漏扫和加固解决方案 ， 这无疑成为了一件不可能完成的任务 。
所谓固件 ， 其实就是一个嵌入式操作系统 ， 常见的有定制化的Linux和安卓系统 。 本质上它们都具有相似的结构：Bootloader、Kernel、根文件系统等 。 根文件系统中又包含了众多用户态程序、脚本、配置等 。 对于Kernel的CVE漏洞自动化扫描和修复是我们当前工作的主要内容 。 而自动化漏扫技术又可单独成文 ， 本文将主要介绍自动化漏洞修复所用到的内核符号Hack技术 。
所谓内核漏洞 ， 其实就是Linux内核中存在的缺陷函数 。 所谓漏洞利用 ， 就是在用户态通过一系列精巧的传参和调用 ， 最终触发内核缺陷的过程 。 这里存在两种修复方式：
1)在触发缺陷的必由调用路径上设卡 ， 做参数或调用关系过滤 。 比如c函数是缺陷函数 ， 该漏洞触发的调用关系是Func a-> Func b-> Func c ， 那么可以在a或b函数上做传参检查 ， 一旦参数非法则立刻退出 。 这种方式的优点是修复过程简单 ， 尤其当c函数调用非常深的时候 ， 可以在表层易于打桩的函数中做传参检查；缺点是需要开发者深入理解漏洞的利用原理 ， 同时不同漏洞的利用方式各不相同 ， 修复方式也各异 。
2)用与c函数功能相同 ， 并且已经打好补丁的c‘函数替换掉c函数 。 修补时只需要保证每次对c函数的调用都会无条件进入到c’即可 。 这种方式的优点是修复方法统一 ， 便于自动化 ， 可不必深究不同漏洞的利用原理 。
图示展示了方案二技术架构图：中间是Hook框架 ， 提供缺陷函数拦截、函数跳板(Trampoline)、修复函数注册、内核代码区修改等基础功能；右侧是包含具体CVE漏洞修复业务的模块 。这里有很多核心问题需要解决 ， 其中之一是修复函数使用未导出内核符号问题 。
我们都知道Linux是宏内核架构(Monolithic Kernel) 。 为了实现内核功能的动态扩展 ， Linux又引入了内核模块 。 内核模块将不可避免的使用内核函数 。 正常情况下 ， Linux内核代码会将一些基础功能性函数导出 。 如控制台输出函数printk等 。 所有被导出的函数都会通过export_symbols族的宏修饰 。 最后这些符号会被内核编译到特殊的段中 。 而针对我们漏洞修复的场景 ， 内核缺陷函数可能存在于内核的任何地方 ， 因此如果仅仅使用内核导出的少量符号 ， 很多缺陷函数或其依赖函数将无法被解析到 。
于是我们把目光放到了内核的Kallsyms功能上 。 这个功能是内核为了方便调试而引入的 。 当内核发生错误时会输出一系列Stacktrace ， 后者其实是一系列函数地址 。 有了Kallsyms ， 在输出Stacktrace的时候内核可以把地址解析成函数名输出 ， 告诉开发人员错误发生在哪个函数的哪个位置：
由于内核错误可能发生在任何地方 ， 因此Kallsyms单独保存了一份函数符号和函数地址的对应关系 ， 其中的符号数量远远多于export_symbols宏导出的符号量 。 即使内核开启了地址随机化(Address Space Layout Randomization)功能 ， Kallsyms也能在运行时解析到符号正确地址 。 如果在内核模块中想使用未导出的符号 ， 可以使用Kallsyms提供的kallsyms_lookup_name函数将符号名解析到函数地址 ， 再以函数指针的形式调用即可 ， 如：
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