Linux内核二进制hook的手艺-实际的例子计数iptables DROP

素颜马尾好姑娘i 2023-07-19 12:03 13阅读 0赞

上一篇文章，我展示了一个demo，通过二进制hook实现了针对既有逻辑的计数：  
[https://blog.csdn.net/dog250/article/details/105205966][https_blog.csdn.net_dog250_article_details_105205966]

然而demo毕竟只是一个demo，我需要用一个实际可用的例子来展示更有意思的东西。

本文来一个实际的例子，通过二进制hook对被iptables规则DROP掉的数据包进行计数。

我们以计数INPUT链中DROP掉的数据包为例来实现这个功能。首先，看下ip\_local\_deliver函数的反汇编：

crash> dis ip_local_deliver
    ...
    0xffffffff81561eb5 <ip_local_deliver+165>:      movq   $0xffffffff81561ad0,-0x18(%rbp)
    0xffffffff81561ebd <ip_local_deliver+173>:      callq  0xffffffff815586a0 <nf_hook_slow>
    0xffffffff81561ec2 <ip_local_deliver+178>:      cmp    $0x1,%eax
    0xffffffff81561ec5 <ip_local_deliver+181>:      jne    0xffffffff81561e69 <ip_local_deliver+89>
    0xffffffff81561ec7 <ip_local_deliver+183>:      jmp    0xffffffff81561e5f <ip_local_deliver+79>
    0xffffffff81561ec9 <ip_local_deliver+185>:      nopl   0x0(%rax)
    ...

我们看到，nf\_hook\_slow的返回值决定了数据包是不是被DROP，这就是我们的HOOK点。

至于说怎么知道是要修改ip\_local\_deliver，那就全靠对内核代码的熟悉了。

hook的偏移是173字节处，hook长度5个字节即可：

*  把call nf\_hook\_slow改成call 我们自己的stub函数。
 *  在我们的stub函数中进行call nf\_hook\_slow。
 *  调整call nf\_hook\_slow的相对偏移。

我们试着去实现它，直接上模块的代码吧：

// 注意，本文的此例未考虑并发问题，正规的做法应该采用percpu变量或者atomic变量
    #include <linux/module.h>
    #include <linux/slab.h>
    #include <linux/cpu.h>
    
    char *stub;
    char *addr = NULL;
    
    // 传入ip_local_deliver的地址
    static unsigned long laddr = 0xffffffffa0267000;
    module_param(laddr, ulong, 0644);
    
    // 计数INPUT链上的被DROP的数据包的数量
    static unsigned int counter = 0;
    module_param(counter, int, 0444);
    
    void test_stub1(void) __attribute__ ((aligned (1024)));
    void test_stub2(void) __attribute__ ((aligned (1024)));
    void test_stub1(void)
    { 
    	printk("yes\n");
    }
    void test_stub2(void)
    { 
    	printk("yes yes\n");
    }
    
    #define FTRACE_SIZE 5
    #define POKE_OFFSET 173
    #define POKE_LENGTH 5
    #define COND_LENGTH 5
    #define COUNTE_LENGTH 8
    
    static void *(*_text_poke_smp)(void *addr, const void *opcode, size_t len);
    static struct mutex *_text_mutex;
    
    static unsigned int pos, target;
    static int __init hotfix_init(void)
    { 
    	unsigned char e8_call[POKE_LENGTH];
    	unsigned char incl[COUNTE_LENGTH];
    	unsigned char cond[COND_LENGTH];
    	s32 offset, i;
    	u32 low32 = (unsigned int)(((unsigned long)&counter) & 0xffffffff);
    
    	addr = (void *)laddr;
    
    	_text_poke_smp = (void *)0xffffffff8163e1f0;
    	_text_mutex = (void *)0xffffffff81984920;
    
    	stub = (void *)test_stub1;
    
    	// 两个函数的call地址偏移
    	offset = (s32)((long)stub - (long)addr - FTRACE_SIZE);
    	// 两个函数指令相对偏移
    	pos = (unsigned int)((long)stub - (long)addr);
    
    	_text_poke_smp(&stub[0], &addr[POKE_OFFSET], POKE_LENGTH);
    
    	// 调节校准call nf_hook_slow的相对地址偏移
    	target = *((unsigned int *)&addr[POKE_OFFSET + 1]);
    	target -= pos;
    	target += POKE_OFFSET;
    	_text_poke_smp(&stub[1], &target, sizeof(target));
    
    	// 填充条件判断：只有返回DROP才会被计数
    	cond[0] = 0x83; // cmp $0x1, %eax
    	cond[1] = 0xf8;
    	cond[2] = 0x01;
    	cond[3] = 0x74; // jz $ret
    	cond[4] = 0x07; // skip "incl $counter"
    	_text_poke_smp(&stub[POKE_LENGTH], &cond, COND_LENGTH);
    
    	// 插入的指令中需要save/restore寄存器，但这里简单，略过
    	incl[0] = 0xff; // incl $counter
    	incl[1] = 0x04;
    	incl[2] = 0x25;
    	(*(u32 *)(&incl[3])) = low32;
    	incl[7] = 0xc3; // retq
    	_text_poke_smp(&stub[POKE_LENGTH + COND_LENGTH], &incl, 8);
    
    	// call比jmp方便，可以自动帮忙return，不然还要自己jmp回来，但是代价是push/pop
    	e8_call[0] = 0xe8;
    	(*(s32 *)(&e8_call[1])) = offset - POKE_OFFSET;
    	for (i = 5; i < POKE_LENGTH; i++) { 
    		e8_call[i] = 0x90; // nop 占位符
    	}
    	get_online_cpus();
    	mutex_lock(_text_mutex);
    	_text_poke_smp(&addr[POKE_OFFSET], e8_call, POKE_LENGTH);
    	mutex_unlock(_text_mutex);
    	put_online_cpus();
    
    	return 0;
    }
    
    static void __exit hotfix_exit(void)
    { 
    	target -= POKE_OFFSET;
    	target += pos;
    	_text_poke_smp(&stub[1], &target, sizeof(target));
    	get_online_cpus();
    	mutex_lock(_text_mutex);
    	_text_poke_smp(&addr[POKE_OFFSET], &stub[0], POKE_LENGTH);
    	mutex_unlock(_text_mutex);
    	put_online_cpus();
    }
    
    module_init(hotfix_init);
    module_exit(hotfix_exit);
    MODULE_LICENSE("GPL");

好了，加载模块，看看效果吧.

首先，我们添加一条iptables规则：

[root@localhost ~]# iptables -A INPUT -i lo -j DROP

然后确认计数器归零：

[root@localhost timer]# cat /sys/module/nowa/parameters/counter
    0
    [root@localhost ~]# iptables -t filter -L -v
    Chain INPUT (policy ACCEPT 37 packets, 2628 bytes)
     pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination
        0     0 DROP       all  --  lo     any     anywhere             anywhere

来吧，发起流量，然后片刻后停掉：

[root@localhost ~]# telnet 127.0.0.1 23
    Trying 127.0.0.1...
    ^@^C
    [root@localhost ~]#

确认计数器是正确的：

[root@localhost ~]# cat /sys/module/nowa/parameters/counter
    7
    [root@localhost ~]# iptables -t filter -L -v
    Chain INPUT (policy ACCEPT 103 packets, 7336 bytes)
     pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination
        7   420 DROP       all  --  lo     any     anywhere             anywhere

OK，二进制hook的计数器和iptables本身的计数器一致。

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好了，在完成这一切后，我们仔细思考一下，还有很多遗留问题：

*  如果偏移不在32bit范围内怎么办？那就需要64bit绝对跳转了。
 *  复杂额外逻辑需要寄存器的时候，就需要save/restore所有寄存器了，避免和原始函数冲突。
 *  …

总之了，这就是直接用二进制机器码编程了。必须说明的是，这只是手艺人或者工人们的杂耍，生产环境上这么玩，经理一定会dis的。还是乖乖用kpatch吧。

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浙江温州皮鞋湿，下雨进水不会胖。

[https_blog.csdn.net_dog250_article_details_105205966]: https://blog.csdn.net/dog250/article/details/105205966