linux 进程创建进程启动监控

港控/mmm° 2021-08-27 15:41 597阅读 0赞

**0x00 简介**

在入侵检测的过程中，进程创建监控是必不可少的一点，因为攻击者的绝大多数攻击行为都是以进程的方式呈现，所以及时获取到新进程创建的信息能帮助我们快速地定位攻击行为。

本文将介绍一些常见的监控进程创建的方式，包括其原理、Demo、使用条件和优缺点。行文仓促，如果有哪些错误和不足，还望大家批评指正。

**0x01 常见方式**

目前来看，常见的获取进程创建的信息的方式有以下四种：

**1、So preload**

**2、Netlink Connector**

**3、Audit**

**4、Syscall hook**

下面我们就从**原理、Demo、使用条件和优缺点**来了解一下这四种方式。

**0x02 So preload**

**原理**

首先跟大家介绍两点基础知识：

1.Linux 中大部分的可执行程序是动态链接的，常用的有关进程执行的函数例如 execve均实现在 libc.so 这个动态链接库中。

2.Linux 提供了一个 so preload 的机制，它允许定义优先加载的动态链接库，方便使用者有选择地载入不同动态链接库中的相同函数。

结合上述两点不难得出，我们可以通过 so preload 来覆盖 libc.so 中的 execve等函数来监控进程的创建。

**Demo**

下面我们就来实现一个简单的 demo 。

1.创建文件 hook.c ，内容如下：

#define _GNU_SOURCE
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <dlfcn.h>
    
    typedef ssize_t (*execve_func_t)(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[]);
    static execve_func_t old_execve = NULL;
    
    int execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[])
    {
        printf("Running hook\n");
        printf("Program executed: %s\n", filename);
        old_execve = dlsym(RTLD_NEXT, "execve");
        return old_execve(filename, argv, envp);
    }

该文件的主要部分就是重新定义了 execve函数，在原始的 execve执行之前打印可执行文件的名字。

2.生成动态链接库：gcc hook.c-fPIC-shared-o hook.so

3.将上面生成的动态链接库注册成 preload ：echo'/path/to/hook.so'>/etc/ld.so.preload

4.退出当前 shell 并重新登录（下面会讲原因），执行命令即可看到我们编写的代码已被执行：

![format_png][]

**使用条件**

该方法没有什么条件限制，只需有 root 权限即可（做入侵监控程序 root 权限是必需的，后面的几种方法默认也都是在 root 权限下）。

**优缺点**

**优点**

*  轻量级，只修改库函数代码，不与内核进行交互。

**缺点**

对于使用方法的第四步，可能大家会有疑问：为什么一定要重新获取 shell 才可以看到效果呢？这是因为其实在当前 shell 下执行命令（也就是执行 execve）的实际上是当前的 shell 可执行程序，例如 bash ，而 bash 所需的动态链接库在其开始运行时就已确定，所以我们后续添加的 preload 并不会影响到当前 bash ，只有在添加 preload 之后创建的进程才会受 preload 的影响。这也就得出了该方法的第一个缺点：

*  只能影响在 preload 之后创建的进程，这就需要检测 Agent 安装得越早越好，尽量在其他应用进程启动之前就完成安装。

除此之外还有以下几点缺点：

1、无法监控静态链接的程序：目前一些蠕虫木马为了降低对环境的依赖性都是用静态链接，不会加载共享库，这种情况下这种监控方式就失效了。

2、容易被攻击者发现并篡改：目前一些蠕虫木马本身也会向 /etc/ld.so.preload 中写入后门，以方便其对机器的持久掌控，这种情况下这种监控方式也会失效。

3、攻击者可通过 int80h绕过 libc 直接调用系统调用，这种情况下这种监控方式也会失效。

**0x03 Netlink Connector**

**原理**

在介绍 Netlink Connector 之前，首先了解一下 Netlink 是什么，Netlink 是一个套接字家族（socket family），它被用于内核与用户态进程以及用户态进程之间的 IPC 通信，我们常用的 ss命令就是通过 Netlink 与内核通信获取的信息。

Netlink Connector 是一种 Netlink ，它的 Netlink 协议号是 NETLINK\_CONNECTOR，其代码位于 https://github.com/torvalds/linux/tree/master/drivers/connector 中，其中 connectors.c 和 cnqueue.c 是 Netlink Connector 的实现代码，而 cnproc.c 是一个应用实例，名为进程事件连接器，我们可以通过该连接器来实现对进程创建的监控。

系统架构：

![format_png 1][]

具体流程：

![format_png 2][]

图中的 ncp 为 Netlink Connector Process，即用户态我们需要开发的程序。

**Demo**

在 Github 上已有人基于进程事件连接器开发了一个简单的进程监控程序：https://github.com/ggrandes-clones/pmon/blob/master/src/pmon.c ，其核心函数为以下三个：

1、nl\_connect：与内核建立连接

2、set\_proc\_ev\_listen：订阅进程事件

3、handle\_proc\_ev：处理进程事件

其执行流程正如上图所示。

我们通过 gcc pmon.c-o pmon生成可执行程序，然后执行该程序即可看到效果：

![format_png 3][]

获取到的 pid 之后，再去 /proc/<pid>/目录下获取进程的详细信息即可。

**使用条件**

内核支持 Netlink Connector

1、版本 > 2.6.14

2、内核配置开启： cat/boot/config-$(uname-r)|egrep'CONFIG\_CONNECTOR|CONFIG\_PROC\_EVENTS'

**优缺点**

**优点**

*  轻量级，在用户态即可获得内核提供的信息。

**缺点**

*  仅能获取到 pid ，详细信息需要查 /proc/<pid>/，这就存在时间差，可能有数据丢失。

**0x04 Audit**

**原理**

Linux Audit 是 Linux 内核中用来进行审计的组件，可监控系统调用和文件访问，具体架构如下（图片来源：https://slack.engineering/syscall-auditing-at-scale-e6a3ca8ac1b8）：

![format_png 4][]

1.用户通过用户态的管理进程配置规则（例如图中的 go-audit ，也可替换为常用的 auditd ），并通过 Netlink 套接字通知给内核。

2.内核中的 kauditd 通过 Netlink 获取到规则并加载。

3.应用程序在调用系统调用和系统调用返回时都会经过 kauditd ，kauditd 会将这些事件记录下来并通过 Netlink 回传给用户态进程。

4.用户态进程解析事件日志并输出。

**Demo**

从上面的架构图可知，整个框架分为用户态和内核态两部分，内核空间的 kauditd 是不可变的，用户态的程序是可以定制的，目前最常用的用户态程序就是 auditd ，除此之外知名的 osquery 在底层也是通过与 Audit 交互来获取进程事件的（https://medium.com/palantir/auditing-with-osquery-part-one-introduction-to-the-linux-audit-framework-217967cec406）。下面我们就简单介绍一下如何通过 auditd 来监控进程创建。

首先安装并启动 auditd ：

1、apt update && apt install auditd

2、systemctl start auditd && systemctl status auditd

auditd 软件包中含有一个命名行控制程序 auditctl，我们可以通过它在命令行中与 auditd 进行交互，用如下命令创建一个对 execve这个系统调用的监控：

> auditctl -a exit,always -F arch=b64 -S execve

再通过 auditd 软件包中的 ausearch来检索 auditd 产生的日志：

> ausearch -sc execve | grep /usr/bin/id

整个过程的执行结果如下：

![format_png 5][]

至于其他的使用方法可以通过 man auditd和 man auditctl来查看。

**使用条件**

内核开启 Audit

*  cat/boot/config-$(uname-r)|grep^CONFIG\_AUDIT

**优缺点**

**优点**

1、组件完善，使用 auditd 软件包中的工具即可满足大部分需求，无需额外开发代码。

2、相比于 Netlink Connector ，获取的信息更为全面，不仅仅是 pid 。

**缺点**

*  性能消耗随着进程数量提升有所上升，需要通过添加白名单等配置来限制其资源占用。

**0x05 Syscall hook**

上面的 Netlink Connector 和 Audit 都是 Linux 本身提供的监控系统调用的方法，如果我们想拥有更大程度的可定制化，我们就需要通过安装内核模块的方式来对系统调用进行 hook 。

**原理**

目前常用的 hook 方法是通过修改 sys\_call\_table（ Linux 系统调用表）来实现，具体原理就是系统在执行系统调用时是通过系统调用号在 sys\_call\_table中找到相应的函数进行调用，所以只要将 sys\_call\_table中 execve对应的地址改为我们安装的内核模块中的函数地址即可。

具体的实现细节可参考 YSRC 的这篇关于驭龙 HIDS 如何实现进程监控的文章：https://mp.weixin.qq.com/s/ntE5FNM8UaXQFC5l4iKUUw ，这里贴出文章里的一张图方便大家对整个流程有个直观地了解：

![format_png 6][]

**Demo**

关于 Syscall hook 的 Demo ，我在 Github 上找了很多 Demo 代码，其中就包括驭龙 HIDS 的 hook 模块，但是这些都无法在我的机器上（ Ubuntu 16.04 Kernel 4.4.0-151-generic ）正常运行，这也就暴露了 Syscall hook 的兼容性问题。

最后我决定使用 Sysdig 来进行演示，Sysdig 是一个开源的系统监控工具，其核心原理是通过内核模块监控系统调用，并将系统调用抽象成事件，用户根据这些事件定制检测规则。作为一个相对成熟的产品，Sysdig 的兼容性做得比较好，所以这里用它来演示，同时也可以方便大家自己进行测试。

具体步骤如下：

1.通过官方的安装脚本进行安装：

curl -s https://s3.amazonaws.com/download.draios.com/stable/install-sysdig | sudo bash

2.检测内核模块是否已经安装：lsmod|grep sysdig

3.启动对 execve的监控：sysdig evt.type=execve

最终的执行效果如下：

![format_png 7][]

有关于 Sysdig 的更多信息可以访问其 wiki 进行获取，另外，Sysdig 团队推出了一个专门用于安全监控的工具 Falco ，Falco 在 Sysdig 的基础上抽象出了可读性更高的检测规则，并支持在容器内部署，同样，大家如果感兴趣可以访问其 wiki 获取更多信息。

**使用条件**

1、可以安装内核模块。

2、需针对不同 Linux 发行版和内核版本进行定制。

**优缺点**

**优点**

*  高定制化，从系统调用层面获取完整信息。

**缺点**

1、开发难度大。

2、兼容性差，需针对不同发行版和内核版本进行定制和测试。

**0x06 总结**

本文共讲了4种常见的监控进程创建的方法，这些方法本质上是对库函数或系统调用的监控，各有优劣，这里我再各用一句话总结一下：

1、So preload ：Hook 库函数，不与内核交互，轻量但易被绕过。

2、Netlink Connector ：从内核获取数据，监控系统调用，轻量，仅能直接获取 pid ，其他信息需要通过读取 /proc/<pid>/来补全。

3、Audit ：从内核获取数据，监控系统调用，功能多，不只监控进程创建，获取的信息相对全面。

4、Syscall hook ：从内核获取数据，监控系统调用，最接近实际系统调用，定制度高，兼容性差。

对我个人来讲，单纯地看监控进程创建这方面，我还是更推荐使用 Netlink Connector 的方式，这种方式在保证从内核获取数据的前提下又足够轻量，方便进行定制化开发。如果是想要进行全方面的监控包括进程、网络和文件，Audit 是一个不错的选择。

[format_png]: /images/20210728/16fae7f6b8bd44c89ca41f8845a36cea.png
[format_png 1]: /images/20210728/772e04084b014c389d93490f52413019.png
[format_png 2]: /images/20210728/e7160bb8f2044a998fcbf0859dd17c41.png
[format_png 3]: /images/20210728/89884c0e190f4325a25cefb2b7638166.png
[format_png 4]: /images/20210728/7b280d1e5629445c87cd81d53adf5a4d.png
[format_png 5]: /images/20210728/1a0e8504cc1343a4b9ad4dc9d7e9c7a7.png
[format_png 6]: /images/20210728/aef67a20708144f0afc8d43079a91daf.png
[format_png 7]: /images/20210728/74fc25334eaf4da5aa946dbb493828b0.png