Tracee是一個(gè)用于Linux的運(yùn)行時(shí)安全性和取證的開源項(xiàng)目，用于解決常見的Linux安全性問題。通過利用Linux擴(kuò)展的Berkeley Packet Filter （eBPF）的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在內(nèi)核運(yùn)行時(shí)跟蹤系統(tǒng)和應(yīng)用程序，以便獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。Tracee分析收集的事件可以用來(lái)檢測(cè)可疑的行為模式，在本文中，我將分享從使用eBPF和Linux安全模塊（LSM）鉤子的角度，來(lái)分析在解決Linux漏洞（如TOCTOU類型）中學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

設(shè)計(jì)LSM鉤子來(lái)提升安全性

在正在運(yùn)行的應(yīng)用程序中，通常是通過系統(tǒng)調(diào)用與操作系統(tǒng)進(jìn)行交互。出于這個(gè)原因，安全從業(yè)者會(huì)使用系統(tǒng)調(diào)用來(lái)分析運(yùn)行中的應(yīng)用程序的行為。重點(diǎn)在于選擇收集系統(tǒng)調(diào)用的方法，因?yàn)楂@取到的參數(shù)值和操作系統(tǒng)實(shí)際使用的參數(shù)值之間可能存在差距。

eBPF允許在無(wú)需更改內(nèi)核源代碼或加載內(nèi)核模的情況下，在Linux內(nèi)核中運(yùn)行沙盒程序。通過使用kprobes附加到Linux Security Module （LSM）掛鉤上，我們可以收集內(nèi)核實(shí)際使用的參數(shù)值。下面是具體使用LSM鉤子需要克服的一些問題：

準(zhǔn)確理解相對(duì)路徑

在Linux中，當(dāng)從用戶程序中讀取信息時(shí)，path參數(shù)可以包含一個(gè)相對(duì)路徑。

例如，當(dāng)調(diào)用一個(gè)程序時(shí)，Tracee可以使用以下參數(shù)獲取一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用：

·open（“。./。./directory/file”， O_RDONLY）

·open（“。/test/。./。./directory/file”， O_RDONLY）

這些系統(tǒng)調(diào)用中的路徑可能指向相同的位置，但問題來(lái)了，根據(jù)給定的參數(shù)，很難精確定位絕對(duì)且始終唯一的規(guī)范路徑。在構(gòu)建安全策略時(shí)，規(guī)范路徑的重要性變得更加明顯，因?yàn)橄鄬?duì)路徑的意圖和效果可能太過模糊。

找出鏈接文件

例如，用戶程序給出的某個(gè)文件的參數(shù)值可能會(huì)包含指向其他文件的鏈接。在Linux中，我們可以創(chuàng)建到一個(gè)文件的符號(hào)鏈接，其方式是一個(gè)文件充當(dāng)另一個(gè)文件或目錄的引用。操作系統(tǒng)使用符號(hào)鏈接到達(dá)被鏈接的文件，并執(zhí)行給定的命令。請(qǐng)看下面的例子，創(chuàng)建了一個(gè)名為python的文件，并將其鏈接到一個(gè)惡意的二進(jìn)制文件my_malware：

當(dāng)運(yùn)行python時(shí)，我們可以看到Tracee跟蹤了兩個(gè)事件。其一是帶有參數(shù)值的系統(tǒng)調(diào)用 。/python。但實(shí)際上，python是象征性地鏈接到~/bin/my_malware，第二個(gè)就是被Tracee捕獲的security_bprm_check事件返回了實(shí)際執(zhí)行的文件的路徑名。

TOCTOU分析

當(dāng)試圖獲取用戶程序的參數(shù)值時(shí)，如果只分析系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)，結(jié)果可能會(huì)受到條件競(jìng)爭(zhēng)的影響而錯(cuò)過關(guān)鍵細(xì)節(jié)。這是因?yàn)樵讷@取信息后，用戶程序可以基于另一個(gè)并發(fā)線程，來(lái)進(jìn)行更改系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)。

例如，當(dāng)調(diào)用一個(gè)程序時(shí)，Tracee可以使用以下參數(shù)獲取一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用：

execve（“/bin/ls”， NULL， 0）

在進(jìn)程中某一線程和內(nèi)核調(diào)用執(zhí)行Syscall之間會(huì)存在同一時(shí)間點(diǎn)。在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)開始階段，通過使用指向進(jìn)程地址空間中內(nèi)存位置的指針，pathname參數(shù)被傳遞給內(nèi)核。在這個(gè)期間，進(jìn)程的另一個(gè)線程可以快速更改路徑名，最后內(nèi)核來(lái)更新路徑名。

繼續(xù)我們的例子，另一個(gè)線程可以將第一個(gè)參數(shù)從/bin/ls更改為/bin/malicious，后者將由內(nèi)核執(zhí)行，而前者將由Tracee記錄。這個(gè)場(chǎng)景被稱為TOCTOU競(jìng)態(tài)。攻擊者可以利用它來(lái)影響檢查和真正使用之間的記錄值，這樣會(huì)導(dǎo)致收集到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，并誤導(dǎo)安全研究人員或自動(dòng)檢測(cè)工具。

基于上面的原因，決定在Tracee中連同Syscall數(shù)據(jù)一起使用LSM鉤子來(lái)進(jìn)行追蹤。像security_file_open這樣的事件，包含內(nèi)核實(shí)際使用的路徑名，并與上報(bào)的常規(guī)Syscall事件交叉引用。

簡(jiǎn)化分析過程

我們都知道在Linux中，Everything is a file這句著名的口號(hào)（https://en.wikipedia.org/wiki/Everything_is_a_file），是的，所有東西都是文件，需要使用文件描述符才能與之交互。當(dāng)打開一個(gè)文件時(shí)（例如使用open），你會(huì)收到一個(gè)文件描述符。使用這些系統(tǒng)調(diào)用openat， unlinkat， execveat， accept， connect， bind， listen等等來(lái)與打開的文件進(jìn)行交互。由于這個(gè)原因，如果我們想要分析在一個(gè)文件上執(zhí)行的操作，那就必須跟蹤其打開的文件描述符，而Socket允許在不同的程序之間傳遞打開的文件描述符，這樣就會(huì)使分析更加困難。

對(duì)于使用Tracee的LSM鉤子事件，跟蹤文件描述符變得無(wú)關(guān)重要，因?yàn)長(zhǎng)SM事件已經(jīng)包含了相關(guān)的數(shù)據(jù)，比如完整的路徑名。這使得在分析問題時(shí)可以避免上述的影響，更加簡(jiǎn)化分析流程。

結(jié)論

Tracee是一個(gè)易于使用的Linux運(yùn)行時(shí)安全和取證工具，采用了目前最為火熱功能更為強(qiáng)大的eBPF技術(shù)，可以讓我們更好地理解程序的運(yùn)行時(shí)行為，并打破對(duì)類似安全軟件構(gòu)成困難和挑戰(zhàn)的桎梏，為安全分析人員提供進(jìn)一步深入分析的方案。

原文標(biāo)題：利用LSM鉤子打破系統(tǒng)調(diào)用跟蹤桎梏

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