Rootkit技术的主要原理

原文：

rootkit的主要分类： 

应用级->内核级->硬件级 

早期的rootkit主要为应用级rootkit，应用级rootkit主要通过替换login、ps、ls、netstat等系统工具，或修改.rhosts等系统配置文件等实现隐藏及后门；硬件级rootkit主要指bios rootkit，可以在系统加载前获得控制权，通过向磁盘中写入文件，再由引导程序加载该文件重新获得控制权，也可以采用虚拟机技术，使整个操作系统运行在rootkit掌握之中；目前最常见的rootkit是内核级rootkit。 

内核级rootkit又可分为lkm rootkit、非lkm rootkit。lkm rootkit主要基于lkm技术，通过系统提供的接口加载到内核空间，成为内核的一部分，进而通过hook系统调用等技术实现隐藏、后门功能。非lkm rootkit主要是指在系统不支持lkm机制时修改内核的一种方法，主要通过/dev/mem、/dev/kmem设备直接操作内存，从而对内核进行修改。 

非lkm rootkit要实现对内核的修改，首先需要获得内核空间的内存，因此需要调用kmalloc分配内存，而kmalloc是内核空间的调用，无法在用户空间直接调用该函数，因此想到了通过int 0x80调用该函数的方法。先选择一个不常见的系统调用号，在sys_call_table中找到该项，通过写/dev/mem直接将其修改为 kmalloc函数的地址，这样当我们在用户空间调用该系统调用时，就能通过int 0x80进入内核空间，执行kmalloc函数分配内存，并将分配好的内存地址由eax寄存器返回，从而我们得到了一块属于内核地址空间的内存，接着将要 hack的函数写入该内存，并再次修改系统调用表，就能实现hook系统调用的功能。 

rootkit的常见功能： 

隐藏文件：通过strace ls可以发现ls命令其实是通过sys_getdents64获得文件目录的，因此可以通过修改sys_getdents64系统调用或者更底层的 readdir实现隐藏文件及目录，还有对ext2文件系统直接进行修改的方法，不过实现起来不够方便，也有一些具体的限制。 

隐藏进程：隐藏进程的方法和隐藏文件类似，ps命令是通过读取/proc文件系统下的进程目录获得进程信息的，只要能够隐藏/proc文件系统下的进程目录就可以达到隐藏进程的效果，即hook sys_getdents64和readdir等。 

隐藏连接：netstat命令是通过读取/proc文件系统下的net/tcp和net/udp文件获得当前连接信息，因此可以通过hook sys_read调用实现隐藏连接，也可以修改tcp4_seq_show和udp4_seq_show等函数实现。 

隐藏模块：lsmod命令主要是通过sys_query_module系统调用获得模块信息，可以通过hook sys_query_module系统调用隐藏模块，也可以通过将模块从内核模块链表中摘除从而达到隐藏效果。 

嗅探工具：嗅探工具可以通过libpcap库直接访问链路层，截获数据包，也可以通过linux的netfilter框架在IP层的hook点上截获数据包。嗅探器要获得网络上的其他数据包需要将网卡设置为混杂模式，这是通过ioctl系统调用的SIOCSIFFLAGS命令实现的，查看网卡的当前模式是通过SIOCGIFFLAGS命令，因此可以通过hook sys_ioctl隐藏网卡的混杂模式。 

密码记录：密码记录可以通过hook sys_read系统调用实现，比如通过判断当前运行的进程名或者当前终端是否关闭回显，可以获取用户的输入密码。hook sys_read还可以实现login后门等其它功能。 

日志擦除：传统的unix日志主要在/var/log/messages，/var/log/lastlog，/var/run/utmp，/var /log/wtmp下，可以通过编写相应的工具对日志文件进行修改，还可以将HISTFILE等环境变设为/dev/null隐藏用户的一些操作信息。 

内核后门：可以是本地的提权后门和网络的监听后门，本地的提权可以通过对内核模块发送定制命令实现，网络内核后门可以在IP层对进入主机的数据包进行监听，发现匹配的指定数据包后立刻启动回连进程。 

rootkit的主要技术： 

lkm注射、模块摘除、拦截中断（0x80、0x01）、劫持系统调用、运行时补丁、inline hook、端口反弹…… 

lkm注射：也是一种隐藏内核模块的方法，通过感染系统的lkm，在不影响原有功能的情况下将rootkit模块链接到系统lkm中，在模块运行时获得控制权，初始化后调用系统lkm的初始化函数，lkm注射涉及到elf文件格式与模块加载机制。 

模块摘除：主要是指将模块从模块链表中摘除从而隐藏模块的方法，最新加载的模块总是在模块链表的表头，因此可以在加载完rootkit模块后再加载一个清除模块将rootkit模块信息从链表中删除，再退出清除模块，新版本内核中也可以通过判断模块信息后直接list_del。 

拦截中断：主要通过sidt指令获得中断调用表的地址，进而获取中断处理程序的入口地址，修改对应的中断处理程序，如int 0x80，int 0x1等。其中拦截int 0x1是较新的技术，主要利用系统的调试机制，通过设置DR寄存器在要拦截的内存地址上下断点，从而在执行到指定指令时转入0x1中断的处理程序，通过修改0x1中断的处理程序即可实现想要的功能。 

劫持系统调用：和拦截中断类似，但主要是对系统调用表进行修改，可以直接替换原系统调用表，也可以修改系统调用表的入口地址。在2.4内核之前，内核的系统调用表地址是导出的，因此可以直接对其进行修改。但在2.6内核之后，系统调用表的地址已经不再导出，需要对0x80中断处理程序进行分析从而获取系统调用表的地址。 

运行时补丁：字符设备驱动程序和块设备驱动程序在加载时都会向系统注册一个Struct file_operations结构实现指定的read、write等操作，文件系统也是如此，通过修改文件系统的file_operations结构，可以实现新的read、write操作等。 

inline hook：主要是指对内存中的内核函数直接修改，而不影响原先的功能，可以采用跳转的办法，也可以修改对下层函数的call offset实现。 

端口反弹：主要是为了更好的突破防火墙的限制，可以在客户端上监听80端口，而在服务器端通过对客户端的80端口进行回连，伪装成一个访问web服务的正常进程从而突破防火墙的限制。