Linux内核监控模块-3-系统调用的截获

上一章，我们获取了系统调用表的地址，这里我们来搞点所谓“截获”的事情。所谓“截获”即是将系统调用表里的地址指向我们自己写的一个函数，系统调用先执行我们自己写的函数，处理完后，再返回原来系统调用的执行函数。

还是先贴代码吧。

modu.c

#include<linux/init.h>
#include<linux/module.h>
#include<linux/moduleparam.h>
#include<linux/unistd.h>
#include<linux/sched.h>
#include<linux/syscalls.h>
#include<linux/string.h>
#include<linux/fs.h>
#include<linux/fdtable.h>
#include<linux/uaccess.h>

#include<linux/rtc.h>

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

#define _DEBUG
#ifdef _DEBUG
#define kprintk(fmt,args...) printk(KERN_ALERT fmt,##args)
#define kprintf(fmt,args...) printf(fmt,##args)
#define kperror(str) perror(str)
#else
#define kprintk
#define kprintf
#define kperror
#endif

/*Function declaration*/
long * get_sys_call_table(void);
unsigned int close_cr(void);
void open_cr(unsigned int oldval);
void start_hook(void);
asmlinkage long (*orig_open)(char __user *filename, int flags, int mode);

long * g_sys_call_table = NULL; //save address of sys_call_table
long g_old_sys_open = 0; //save old address of sys_open
long g_oldcr0 = 0; //save address of cr0

struct _idtr{
    unsigned short limit;
    unsigned int base;
}__attribute__((packed));

struct _idt_descriptor{
    unsigned short offset_low;
    unsigned short sel;
    unsigned char none,flags;
    unsigned short offset_high;
}__attribute__((packed));

unsigned int close_cr(void){
    unsigned int cr0 = 0;
    unsigned int ret;
    asm volatile("movl %%cr0,%%eax":"=a"(cr0));
    ret = cr0;
    cr0 &= 0xfffeffff;
    asm volatile("movl %%eax,%%cr0"::"a"(cr0));
    return ret;
}

void open_cr(unsigned int oldval){
    asm volatile("movl %%eax,%%cr0"::"a"(oldval));
}

/*Get the address of sys_call_table*/
long * get_sys_call_table(void){

    struct _idt_descriptor * idt;
    struct _idtr idtr;
    unsigned int sys_call_off;
    int sys_call_table=0;
    unsigned char* p;
    int i;
    asm("sidt %0":"=m"(idtr));
    kprintk("   address of idtr: 0x%x\n",(unsigned int)&idtr);
    idt=(struct _idt_descriptor *)(idtr.base+8*0x80);
    sys_call_off=((unsigned int)(idt->offset_high<<16)|(unsigned int)idt->offset_low);
    kprintk("   address of idt 0x80: 0x%x\n",sys_call_off);
    p=(unsigned char *)sys_call_off;
    for(i=0;i<100;i++){
        if(p[i]==0xff&&p[i+1]==0x14&&p[i+2]==0x85){
            sys_call_table=*(int*)((int)p+i+3);
            kprintk("   address of sys_call_table: 0x%x\n",sys_call_table);

            return (long*)sys_call_table;
        }
    }

    return 0;
}

//My own sys_open
asmlinkage long my_sys_open(char * filename, int flags, int mode){
    kprintk("The process is \"%s\"(pid is %i)\n",current->comm,current->pid);
    kprintk("The file is being accessed is \"%s\"\n",filename);
    return orig_open(filename,flags,mode);
}

void start_hook(void){
    g_sys_call_table = get_sys_call_table();
    if(!g_sys_call_table){
        kprintk("Get sys_call_table error!\n");
        return;
    }
    if(g_sys_call_table[__NR_close] != (unsigned long)sys_close){
        kprintk("Incorrect sys_call_table address!\n");
        return;
    }

    g_old_sys_open = g_sys_call_table[__NR_open];
    orig_open = (long(*)(char *, int, int))g_sys_call_table[__NR_open];

    g_oldcr0=close_cr();
    g_sys_call_table[__NR_open] = my_sys_open;
    open_cr(g_oldcr0);
}

int monitor_init(void){
    kprintk("Monitor init\n");
    start_hook();
    return 0;
}

void monitor_exit(void){
    if(g_sys_call_table && g_old_sys_open){
        g_oldcr0 = close_cr();
        g_sys_call_table[__NR_open] = g_old_sys_open;
        open_cr(g_oldcr0);
    }
    kprintk("Monitor exit\n");
}

module_init(monitor_init);
module_exit(monitor_exit);

Makefile文件和上一节是一样的，这里就不贴了。同样按照上一节的方法，将modu.c编译，然后加载到内核中。

加载成功后，执行“dmesg”，看到的系统日志如图。

如果稍微晚一点执行“dmesg”，系统日志就可能被截获open调用打印的信息刷屏了，因为open系统调用实在是被调用的太多了。

可以执行“lsmod”，查看当前系统中含有的模块，可以找到我们刚刚加载的modu。

ok，接下来解释一下原理。

之前也有解释过，“截获”的过程即是：修改系统调用表中调用函数的地址，将其执行我们自己实现的函数，再在我们自己的函数中完成我们想做的事情后，在返回到原来的系统调用执行流程中。

代码里面的这个函数asmlinkage long my_sys_open(char * filename, int flags, int mode)，就是我们自己实现的调用函数，注意这里的形参是参考系统原有的open调用函数的原型来了，必须是这个样子。每种系统调用的原型是什么样子，可以自行百度。

在my_sys_open()中，我们打印了当前是哪个进程在访问（进程名和进程号的信息），访问的是哪个文件（文件的绝对路径），打印完后跳转到原来的系统调用函数。

在模块初始化的过程中，执行start_hook()函数。在start_hook()函数中，先获得系统调用表的地址，将系统调用表中的原有地址保存下来，再将my_sys_open()函数的地址赋到系统调用表中。

注意修改系统调用表时，由于内核中的很多东西，比如这里的系统调用表sys_call_table是只读的，我们需要修改一下权限才能修改。由于控制寄存器CR0的第16位若置位，则表示禁止系统进程写那些只有只读权限的文件，所以我们在修改系统调用表sys_call_table之前先将CR0的第16位清零，在修改完后再恢复置位就好了。如代码里的close_cr()函数，即是将CR0第16位清零，open_cr()函数是将CR0第16位恢复。

最后在卸载modu模块的时候，将系统调用表的内容还原就OK了。