构建/dev/kmem枚举所有Linux内核模块(包括隐藏的)

超、凢脫俗 2023-03-12 07:14 21阅读 0赞

Linux系统不是可以有lsmod枚举所有内核模块吗？procfs不香吗？干嘛还要费事从/dev/kmem里去枚举？

其实，Linux是后来的事了，在最初的UNIX时代，像ps之类的枚举进程的，都是从/dev/kmem里扫描出来的，这就是 ***一切皆文件*** ，后来的Linux内核很不恰当地拓展了procfs，将乱八七糟的东西都往里面塞，像modules，filesystems，vmallocinfo之类，这些明明不是进程，全部扔进去了，这并不合适，但就是因为这是Linux内核，所以什么都是对的！

当然，Linux也保留了/dev/mem，/dev/kmem这两个极其特殊且好玩的文件：

*  ***/dev/mem：映射系统所有的物理内存。***
 *  ***/dev/kmem：映射系统所有的内核态虚拟内存。***

再后来由于/dev/kmem暴露的权限过大，存在安全隐患，所以一般的内核都封堵了这个字符设备，仅仅保留了/dev/mem，并且还是在受限的情况下：

# CONFIG_DEVKMEM is not set
    CONFIG_STRICT_DEVMEM=y

本文我们就展示一下如何通过扫描/dev/kmem来枚举所有的内核模块。

什么？不是说CONFIG\_DEVKMEM被禁用了吗？好办！重新移植过来便是了，并且，我重新移植的版本还能支持vmalloc空间的映射呢。

代码如下：

// kmem.c
    #include <linux/module.h>
    #include <linux/mm.h>
    #include <linux/kallsyms.h>
    #include <linux/cdev.h>
    #include <linux/fs.h>
    
    pgprot_t (*_phys_mem_access_prot)(struct file *, unsigned long, unsigned long, pgprot_t);
    phys_addr_t (*_slow_virt_to_phys)(void *);
    pte_t *(*_lookup_address)(unsigned long, unsigned int *);
    
    static const struct vm_operations_struct mmap_mem_ops = { 
    	.access = generic_access_phys
    };
    
    static int mmap_kmem(struct file *file, struct vm_area_struct *vma)
    { 
    	unsigned long pfn;
    	pte_t *pte;
    	unsigned int level = 0;
    	size_t size;
    
    	// 这个是我添加的，由于包含了vmalloc空间，要防止去未映射page的虚拟地址取值造成crash。
    	pte = _lookup_address((u64)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT, &level);
    	if (!pte || !pte_present(*pte))
    		return -EIO;
    
    	// 通过通用的方法获得pfn，而不再仅仅考虑线性映射。
    	pfn = _slow_virt_to_phys((void *)(vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT)) >> PAGE_SHIFT;
    
    	if (!pfn_valid(pfn))
    		return -EIO;
    
    	vma->vm_pgoff = pfn;
    
    	size = vma->vm_end - vma->vm_start;
    	vma->vm_page_prot = _phys_mem_access_prot(file, vma->vm_pgoff,
    						 size,
    						 vma->vm_page_prot);
    	vma->vm_ops = &mmap_mem_ops;
    	if (remap_pfn_range(vma,
    			    vma->vm_start,
    			    vma->vm_pgoff,
    			    size,
    			    vma->vm_page_prot)) { 
    		return -EAGAIN;
    	}
    
    	return 0;
    }
    
    static const struct file_operations kmem_fops = { 
    	.mmap		= mmap_kmem,
    };
    
    dev_t dev = 0;
    static struct cdev kmem_cdev;
    static int __init devkmem_init(void)
    { 
    	_phys_mem_access_prot = (void *)kallsyms_lookup_name("phys_mem_access_prot");
    	_slow_virt_to_phys = (void *)kallsyms_lookup_name("slow_virt_to_phys");
    	_lookup_address = (void *)kallsyms_lookup_name("lookup_address");
    
    	if((alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "test_dev")) <0){ 
    		printk("alloc failed\n");
    		return -1;
    	}
    	printk("major=%d minor=%d \n",MAJOR(dev), MINOR(dev));
    
    	cdev_init(&kmem_cdev, &kmem_fops);
    
    	if ((cdev_add(&kmem_cdev, dev, 1)) < 0) { 
    		printk("add failed\n");
    		goto out;
    	}
    	return 0;
    
    out:
    	unregister_chrdev_region(dev,1);
    	return -1;
    }
    
    void __exit devkmem_exit(void)
    { 
    	cdev_del(&kmem_cdev);
    	unregister_chrdev_region(dev, 1);
    }
    
    module_init(devkmem_init);
    module_exit(devkmem_exit);
    MODULE_LICENSE("GPL");

OK，我们编译加载之，并且创建字符设备：

insmod ./kmem.ko
    mknod /dev/kmem c 248 0

然后，下面的脚本展示了如何枚举所有模块。由于我是一个地址一个地址去映射解析的，并且我的bash水平很low，python，go也不会，所以脚本的效率非常低，运行非常慢，如果一下子映射从0xffffffffa0000000到0xffffffffff000000的所有内存，那就快多了，虽然慢，但是绝对足够详细，看吧：

#!/bin/bash
    
    # mlist.sh
    
    start=''
    end=''
    base=''
    
    moktype=$(cat /proc/kallsyms|grep module_ktype|awk '{print $1}')
    # 用于模式匹配
    moktype=$(echo $moktype|tr 'a-z' 'A-Z')
    
    for line in $(cat /proc/vmallocinfo |grep 0xffffffffa|awk '{print $1}')
    do
    	start=$(echo $line|awk -F '-' '{print $1}'|awk -F '0x' '{print $2}')
    	start=$(echo $start|tr 'a-z' 'A-Z')
    	end=$(echo $line|awk -F '-' '{print $2}'|awk -F '0x' '{print $2}')
    	end=$(echo $end|tr 'a-z' 'A-Z')
    	base=$start
    	next=$base
    	while true; do
    		val=$(./a.out $next);
    		if [ $? -ne 0 ]; then
    			break;
    		fi
    		if [ $val == $base ]; then
    			mod=$(echo "ibase=16;$next-138"|bc)
    			mod=$(echo "obase=16;$mod"|bc)
    			state=$(./a.out $mod)
    			if [ $? -ne 0 ] || [ $state != '0' ]; then
    				next=$(echo "ibase=16;$next+8"|bc)
    				next=$(echo "obase=16;$next"|bc)
    				continue;
    			fi
    			ktype=$(echo "ibase=16;$mod+78"|bc)
    			ktype=$(echo "obase=16;$ktype"|bc)
    			type=$(./a.out $ktype)
    			if [ $? -ne 0 ] || [ $type != $moktype ]; then
    				next=$(echo "ibase=16;$next+8"|bc)
    				next=$(echo "obase=16;$next"|bc)
    				continue;
    			fi
    
    			namea=$(echo "ibase=16;$mod+18"|bc)
    			namea=$(echo "obase=16;$namea"|bc)
    			name=$(./a.out $namea)
    			# 仅仅截断名字的前8个字符
    			name=$(echo -n $name|sed 's/$[0-9A-F]\{ 2\}$/\\\\\\x\1/gI' | xargs printf)
    			name=$(echo $name|rev 2>/dev/null)
    			if [ $? -eq 0 ]; then
    				echo name-- $name
    			fi
    		fi
    		next=$(echo "ibase=16;$next+8"|bc)
    		next=$(echo "obase=16;$next"|bc)
    	done
    done;

解析的结果如下：

[root@localhost test]# ./mlist.sh
    name-- dm_mod
    name-- dm_regio
    name-- serio_ra
    name-- dm_log
    name-- dm_mirro
    name-- libata
    name-- ahci
    name-- ata_gene
    name-- crct10di
    name-- e1000
    name-- pata_acp
    name-- cdrom
    name-- sr_mod
    name-- crc_t10d
    name-- sd_mod
    name-- ablk_hel
    name-- libcrc32
    name-- ip_table
    name-- video
    name-- i2c_piix
    name-- parport
    name-- cryptd
    name-- parport_
    name-- ata_piix
    name-- kmem
    name-- i2c_core
    ...

下面简单解释一下。

我们知道，模块的地址映射空间是从0xffffffffa0000000到0xffffffffff000000的，所以我们需要在这个空间里找到它们，只要模块是通过正规途径init\_module系统调用加载的，那么它就一定在这个空间里，所以我们只需要扫描这个空间的内存即可，配合关键的两个特征匹配：

*  module结构体module\_core的自指特征。
 *  module的kobject的ktype特征。

OK，接下来我们来看看如何在这个地址空间里找到被隐藏的模块，也就是摘链的模块：

*  ***扫描空隙呗！！***

来吧：

#!/bin/bash
    
    start=''
    end=''
    base=''
    
    moktype=$(cat /proc/kallsyms|grep module_ktype|awk '{print $1}')
    moktype=$(echo $moktype|tr 'a-z' 'A-Z')
    
    for line in $(cat /proc/vmallocinfo |grep 0xffffffffa|awk '{print $1}')
    do
    	start=$(echo $line|awk -F '-' '{print $1}'|awk -F '0x' '{print $2}')
    	start=$(echo $start|tr 'a-z' 'A-Z')
    	if [ $start == 'FFFFFFFFA0000000' ]; then
    		end=$(echo $line|awk -F '-' '{print $2}'|awk -F '0x' '{print $2}')
    		end=$(echo $end|tr 'a-z' 'A-Z')
    		continue;
    	fi
    	if [ $start == $end ];then
    		end=$(echo $line|awk -F '-' '{print $2}'|awk -F '0x' '{print $2}')
    		end=$(echo $end|tr 'a-z' 'A-Z')
    		continue;
    	fi
    
    	base=$end
    	next=$base
    
    	end=$(echo $line|awk -F '-' '{print $2}'|awk -F '0x' '{print $2}')
    	end=$(echo $end|tr 'a-z' 'A-Z')
    
    	while true; do
    		val=$(./a.out $next);
    		if [ $? -ne 0 ]; then
    			break;
    		fi
    		if [ $val == $base ]; then
    			mod=$(echo "ibase=16;$next-138"|bc)
    			mod=$(echo "obase=16;$mod"|bc)
    			state=$(./a.out $mod)
    			if [ $? -ne 0 ] || [ $state != '0' ]; then
    				next=$(echo "ibase=16;$next+8"|bc)
    				next=$(echo "obase=16;$next"|bc)
    				continue;
    			fi
    			ktype=$(echo "ibase=16;$mod+78"|bc)
    			ktype=$(echo "obase=16;$ktype"|bc)
    			type=$(./a.out $ktype)
    			if [ $? -ne 0 ] || [ $type != $moktype ]; then
    				next=$(echo "ibase=16;$next+8"|bc)
    				next=$(echo "obase=16;$next"|bc)
    				continue;
    			fi
    
    			namea=$(echo "ibase=16;$mod+18"|bc)
    			namea=$(echo "obase=16;$namea"|bc)
    			name=$(./a.out $namea)
    			name=$(echo -n $name|sed 's/$[0-9A-F]\{ 2\}$/\\\\\\x\1/gI' | xargs printf)
    			name=$(echo $name|rev 2>/dev/null)
    			if [ $? -eq 0 ]; then
    				echo name-- $name
    			fi
    		fi
    		next=$(echo "ibase=16;$next+8"|bc)
    		next=$(echo "obase=16;$next"|bc)
    	done
    done;

试试看，只要模块是通过insmod命令加载后动的手脚，很容易就把隐藏模块找出来了，只是时间久一些。

时间久是因为我这个脚本每个地址折腾一番，效率很低，事实上如果每个page一次映射，那就会好很多，但因为我不会编程，所以只能先这样了。

前面说， ***只要通过insmod命令，即init\_module系统调用加载的模块，都能被找出来。*** 那如果不通过这种 ***正规途径*** 加载模块呢？

其实，你想想看，进入内核的入口，特别是代码进入内核的入口，有多少：

*  init\_module
 *  ptrace
 *  ftrace
 *  eBPF
 *  …

本来就不多，init\_module是最常用最容易的，如果不用init\_module，还能用什么呢？

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浙江温州皮鞋湿，下雨进水不会胖。