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Linux hook技术之-Ring3下动态链接库.so函数劫持

一、动态链接库函数劫持原理

Unix操作系统中,程序运行时会按照一定的规则顺序去查找依赖的动态链接库,当查找到指定的so文件时,动态链接器(/lib/ld-linux.so.X)会将程序所依赖的共享对象进行装载和初始化,而为什么可以使用so文件进行函数的劫持呢?
这与LINUX的特性有关,先加载的so中的全局符号会屏蔽掉后载入的符号,也就是说如果程序先后加载了两个so文件,两个so文件定义了同名函数,程序中调用该函数时,会调用先加载的so中的函数,后加载的将会屏蔽掉;所以要实现劫持,必须要抢得先机。
环境变量LD_PRELOAD以及配置文件/etc/ld.so.preload就可以让我们取得这种先机,它们可以影响程序的运行时的链接(Runtime linker),它允许你定义在程序运行前优先加载的动态链接库,我们只要在通过LD_PRELOAD加载的.so中编写我们需要hook的同名函数,即可实现劫持!从下图中我们使用strace可以看到,优先加载了LD_PRELOAD指明的.so
Linux hook技术之-Ring3下动态链接库.so函数劫持
劫持普通函数当然没有什么意思了!我们要劫持的是系统函数!我们知道,Unix操作系统中对于GCC而言,默认情况下,所编译的程序中对标准C函数(fopen、printf、execv家族等等函数)的链接,都是通过动态链接方式来链接libc.so.6这个函数库的,我们只要在加载libc.so.6之前加载我们自己的so文件就可以劫持这些函数了。

二、Demo

我们从一个简单的c程序(sample.c)开始
下面的代码标准调用fopen函数,并检查返回值
#include 
int main(void) {
    printf("Calling the fopen() function...n");
    FILE *fd = fopen("test.txt","r");
    if (!fd) {
        printf("fopen() returned NULLn");
        return 1;
    }
    printf("fopen() succeededn");
    return 0;
}

编译执行

$ gcc -o sample sample.c
$ ./sample
Calling the fopen() function...
fopen() returned NULL
$ touch test.txt
$ ./sample
Calling the fopen() function...
fopen() succeeded

开始编写我们自己的so动态库

#include 
FILE *fopen(const char *path, const char *mode) {
    printf("This is my fopen!n");
    return NULL;
}

编译成.so

gcc -Wall -fPIC -shared -o myfopen.so myfopen.c

设置环境变量后执行sample程序,我们可以看到成功劫持了fopen函数,并返回了NULL

$ LD_PRELOAD=./myfopen.so ./sample
Calling the fopen() function...
This is my fopen!
fopen() returned NULL

当然 ,使fopen始终返回null是不明智的,我们应该在假的fopen函数中还原真正fopen的行为,看下面代码 这回轮到 dlfcn.h 出场,来对动态库进行显式调用,使用dlsym函数从c标准库中调用原始的fopen函数,并保存原始函数的地址以便最后返回 恢复现场  

#define _GNU_SOURCE
#include 
#include 
FILE *fopen(const char *path, const char *mode) {
    printf("In our own fopen, opening %sn", path);
    FILE *(*original_fopen)(const char*, const char*);
    original_fopen = dlsym(RTLD_NEXT, "fopen");
    return (*original_fopen)(path, mode);
}

Tips: 如果dlsym或dlvsym函数的第一个参数的值被设置为RTLD_NEXT,那么该函数返回下一个共享对象中名为NAME的符号(函数)的运行时地址。 下一个共享对象是哪个,依赖于共享库被加载的顺序。dlsym查找共享库顺序如下: ①环境变量LD_LIBRARY_PATH列出的用分号间隔的所有目录。 ②文件/etc/ld.so.cache中找到的库的列表,由ldconfig命令刷新。 ③目录usr/lib。 ④目录/lib。 ⑤当前目录。   编译:

gcc -Wall -fPIC -shared -o myfopen.so myfopen.c -ldl

执行:调用原始函数,劫持成功!

$ LD_PRELOAD=./myfopen.so ./sample
Calling the fopen() function...
In our own fopen, opening test.txt
fopen() succeeded

三、需要注意的问题以及LD_PRELOAD hook的应用

需要注意的问题

1.so文件加载及函数劫持的顺序。

在很多情况下,在你进行劫持之前,系统中已经有其他组件也对该函数进行了劫持,那么就要特别注意so加载的顺序,一定要在其他组件的so库加载前加载自己的so库,否则你的hook函数将会被忽略。
2.保持原本函数的完备性与业务的兼容性。被hook的函数一定要hook结束时进行返回,返回前自己的执行逻辑中不能过度延时,过度延时可能造成原有的业务逻辑失败。使用RTLD_NEXT 句柄,维持原有的共享库调用链。

应用一:HIDS入侵检测系统

劫持libc库

优点: 性能较好, 比较稳定, 相对于LKM更加简单, 适配性也很高, 通常对抗web层面的入侵.
缺点: 对于静态编译的程序束手无策, 存在一定被绕过的风险.

应用二:rootkit恶意软件

已经有多种恶意软件应用了此技术,常见的有cub3、vlany、bdvl等
之后的几篇文章我将会通过分析以上几款恶意软件来揭秘.so共享库劫持技术的具体应用,敬请期待!

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