在 Android 中开发 eBPF 程序学习总结(三)

阅读量186362

发布时间 : 2022-12-06 16:29:39

 

在研究uprobe的过程中,发现了Linux内核一个好用的功能。

本来是打算研究一下,怎么写uprobe的代码,写好后怎么部署,然后又是怎么和相应的程序对应上的。但是资料太少了,基本上都是写使用bpftrace或者bcc的例子,但是都不是我想要的,后面考虑研究一下bpftrace或者bcc的源码。

不过在这个过程中,却发现了一个Linux系统内置的uprobe插桩的功能。

一般在/sys/kernel/debug/tracing/目录下,有一个uprobe_events文件,在Android设备下,没有debug目录,所以路径一般为: /sys/kernel/tracing/uprobe_events

那么我们怎么通过这个文件进行uprobe插桩呢?

首先,我们写一个测试代码:

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
  printf("Hello World!\n");
  return 0;
}

一个很简单的,使用C语言开发的Hello World程序,编译一下:$ gcc test.c -o /tmp/test

接着,我们再写一个脚本:

#!/bin/bash
ADDR=`python3 -c 'from pwn import ELF,context;context.log_level="error";e=ELF("/tmp/test");print(hex(e.symbols["main"]))'`
echo "p /tmp/test:$ADDR %x0 %x1" > /sys/kernel/debug/tracing/uprobe_events
echo 1 | tee /sys/kernel/debug/tracing/events/uprobes/p_*/enable
echo 1 | tee /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on
cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe

把这个脚本运行起来,接着,我们再开一个终端,运行一下/tmp/test,随后我们就能看到前一个终端里有输出了:

root@ubuntu:~# /tmp/test.sh
1
1
            test-3326935 [001] ..... 1187528.405340: p_test_0x76c: (0xaaaaddbc076c) arg1=0x1 arg2=0xffffe00fb1d8

接下来,我来对这个解释一下,这个过程中我做的事情:

  1. 首先使用pwntools计算出/tmp/test的main函数的地址
  2. 因为我的测试环境是arm64的Linux,所以参数寄存器是x0, x1......,如果是amd64架构的,参数寄存器就是di, si, dx......
  3. p /tmp/test:$ADDR %x0 %x1的含意就是在/tmp/test程序的ADDR地址处进行插桩,插入的代码目的是输出第一个参数和第二个参数的值,所以我们可以从结果中看到arg1=0x1 arg2=0xffffe00fb1d8,也就是说argc=0x1, argv = 0xffffe00fb1d8
  4. 当我们把上面的语句写入到uprobe_events中后,将会在events/uprobes目录下生成相应的事件目录,默认情况下是以p_(filename)_(addr)的形式命名,所以,在当前测试环境中,这个目录的路径为: /sys/kernel/debug/tracing/events/uprobes/p_test_0x76c/
  5. 把1写入到上面这个目录的enable文件中,表示激活该事件,接着就是把1写入到tracing_on,激活内核的日志跟踪功能。
  6. 最后,我们就能从/sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe目录中看到相关的输出了。

再来看看输出的数据格式:

test-3326935, 监控到的程序名-该程序的pid
[001], CPUID
1187528.405340, 时间戳相关?
p_test_0x76c, 事件名
0xaaaaddbc076c, ELF地址
arg1 arg2,  就是我们自己定义的输出内容

当我发现Linux内核功能,我是很惊讶的,竟然能这么容易的监控到任意程序的指定地址的信息,就是不知道对于一个程序来说,是否能发现自己被uprobe插桩了。

接着,我就继续深入的研究了该功能,看看使用场景如何。

自定义事件名

事件名我们是可以自定义的,比如,我只要把事件语句改为:"p:test_main /tmp/test:$ADDR %x0 %x1"

那么事件名就为test_main了,生成的相应目录就是/sys/kernel/debug/tracing/events/uprobes/test_main/

输出字符串

通过研究发现,可以使用-/+加上offset,加上(addr)来输出指定地址的内存,然后加上:type来指定该数据的类型,并且该操作是可以嵌套的,所以是可以输出任意类型的结构体的。

比如我把事件语句改为: p:test_main /tmp/test:$ADDR %x0 %x1 +0(%x1):x64 +0(+0(%x1)):string

我们可以看看现在的输出:

root@ubuntu:~# /tmp/test.sh
1
1
            test-3331614 [001] ..... 1189161.610316: test_main: (0xaaaad45607ac) arg1=0x2 arg2=0xffffff3cfef8 arg3=0xffffff3d06ea arg4="/tmp/test"

0xffffff3cfef8地址的内存为0xffffff3d06ea,而0xffffff3d06ea地址的内容为字符串:/tmp/test,也就是argv[1]的内容了。

返回值插桩

事件语句的开始是p,表示对当前地址进行插桩,但是如果换成r,那么就是对返回地址进行插桩,比如:r:test_main /tmp/test:0x7d4 %x0

0x7d4为main函数的ret指令的地址,然后得到的输出为:

$ /tmp/test.sh "r:test_main /tmp/test:0x7d4 %x0"1
1
            test-3333703 [000] ..... 1189862.625909: test_main: (0xffffa1239e10 <- 0xaaaac4fa07d4) arg1=0x0

数据中多了一个:从当前地址0xaaaac4fa07d4要返回到地址0xffffa1239e10

libc库插桩

libc库的插桩跟普通程序没啥区别,比如,一般https请求都是通过SSL_writeSSL_read来进行对明文的读写,从socket抓包,抓到的肯定是看不懂的密文。但是从SSL_writeSSL_read的第二个参数来抓取,得到的就是明文了。

我们来测试一下,一般curl使用的库都是:/lib/aarch64-linux-gnu/libssl.so.1.1

所以我们首先需要使用pwntools从这个libc库中获取到SSL_writeSSL_read的地址,但是SSL_read又不同,因为函数入口点buf数据是无用的,需要该函数调用结束后,里面才有有效数据,但是在ret返回的时候,没有寄存器储存buf的地址,目前也没找到办法在函数入口的地方定义一个变量,然后返回的时候再取。

接着,我把libssl.so丢入了ida,找到了SSL_read函数:

__int64 __fastcall SSL_read(__int64 a1, __int64 a2, int a3)
{
  __int64 result; // x0
  unsigned int v4; // [xsp+20h] [xbp+20h] BYREF

  if ( (a3 & 0x80000000) != 0 )
  {
    ERR_put_error(20LL, 223LL, 271LL, "../ssl/ssl_lib.c", 1777LL);
    return 0xFFFFFFFFLL;
  }
  else
  {
    LODWORD(result) = sub_34830(a1, a2, a3, &v4, 0LL);
    if ( (int)result <= 0 )
      return (unsigned int)result;
    else
      return v4;
  }
}

通过SSL_read函数,我找到了sub_34830函数:

__int64 __fastcall sub_34830(__int64 a1, __int64 a2, __int64 a3, _QWORD *a4)
{
  unsigned int v6; // w21
  int v7; // w1
  __int64 v12; // x3
  __int64 v13; // x3
  __int64 v14[3]; // [xsp+40h] [xbp+40h] BYREF
  int v15; // [xsp+58h] [xbp+58h]
  __int64 v16; // [xsp+60h] [xbp+60h]

  if ( *(_QWORD *)(a1 + 48) )
  {
    v6 = *(_DWORD *)(a1 + 68) & 2;
    if ( v6 )
    {
      v6 = 0;
      *(_DWORD *)(a1 + 40) = 1;
    }
    else
    {
      v7 = *(_DWORD *)(a1 + 132);
      if ( v7 == 1 || v7 == 8 )
      {
        ERR_put_error(20LL, 523LL, 66LL, "../ssl/ssl_lib.c", 1744LL);
      }
      else
      {
        sub_49588(a1, 0LL);
        if ( (*(_DWORD *)(a1 + 1496) & 0x100) != 0 && !ASYNC_get_current_job() )
        {
          v12 = *(_QWORD *)(a1 + 8);
          v14[0] = a1;
          v14[1] = a2;
          v13 = *(_QWORD *)(v12 + 56);
          v14[2] = a3;
          v15 = 0;
          v16 = v13;
          v6 = sub_32AD8(a1, v14, sub_329A0);
          *a4 = *(_QWORD *)(a1 + 6168);
        }
        else
        {
          return (*(unsigned int (__fastcall **)(__int64, __int64, __int64, _QWORD *))(*(_QWORD *)(a1 + 8) + 56LL))(
                   a1,
                   a2,
                   a3,
                   a4);
        }     // 猜测这里是ctx->method->ssl_read
      }
    }
  }
  else
  {
    v6 = -1;
    ERR_put_error(20LL, 523LL, 276LL, "../ssl/ssl_lib.c", 1733LL);
  }
  return v6;
}

查看调用ctx->method->ssl_read的汇编代码:

.text:00000000000348A4 loc_348A4                               ; CODE XREF: sub_34830+68↑j
.text:00000000000348A4                 LDR             X4, [X19,#8]
.text:00000000000348A8                 MOV             X3, X24
.text:00000000000348AC                 MOV             X2, X23
.text:00000000000348B0                 MOV             X1, X22
.text:00000000000348B4                 MOV             X0, X19
.text:00000000000348B8                 LDR             X4, [X4,#0x38]
.text:00000000000348BC                 BLR             X4
.text:00000000000348C0                 MOV             W21, W0
.text:00000000000348C4                 LDP             X23, X24, [SP,#0x70+var_40]
.text:00000000000348C8                 B               loc_348E8

我们能发现,buf被储存在了X22寄存器里,然后当调用完ctx->method->ssl_read,这个时候X22寄存器里就是有效的明文数据了,所以我们可以把uprobe插在0x348C4,然后我们以字符串输出寄存器X22,这就是明文数据了。

最后我们可以得到以下事件语句:

ADDR=`python3 -c 'from pwn import ELF,context;context.log_level="error";e=ELF("/lib/aarch64-linux-gnu/libssl.so.1.1");print(hex(e.symbols["SSL_write"]))'`
p:SSL_write /lib/aarch64-linux-gnu/libssl.so.1.1:$ADDR +0(%x1):string
p:SSL_read /lib/aarch64-linux-gnu/libssl.so.1.1:0x348C4 +0(%x22):string

然后启动我们的脚本,再另一个终端里使用curl访问百度,我们可以得到以下输出:

root@ubuntu:~# /tmp/test.sh
1
1
            curl-3339154 [001] ..... 1191831.068149: SSL_write: (0xffffa4b5fc70) arg1="GET / HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
User-Agent: curl/7.68.0
Accept: */*

"
            curl-3339154 [001] ..... 1191831.088676: SSL_read: (0xffffa4b5f8c4) arg1="HTTP/1.1 200 OK
Accept-Ranges: bytes
......

实际应用场景

普通程序

Android设备上的ssl库是/system/lib64/libssl.so,如果使用该库,那么uprobe插桩的思路跟上面的例子讲的一样。

某信APP

研究中发现,插桩了libssl.so,但是却没有办法得到Chrome或者某信的流量。经过一番研究,我发现了这篇文章:[自动定位webview中的SLL_read和SSL_write

](#jump1)

原来某信用的是webview,其libc位于:/data/data/com.xxxx/app_xwalk_4317/extracted_xwalkcore/libxwebcore.so

随后就把这个libc掏出来,丢入IDA,根据上面这篇文章中所说的,去定位SSL_writeSSL_read

然后就能成功获取到流量了:

$ ./uprobe_test.sh
......
  NetworkService-19594 [006] .... 338986.936127: SSL_write: (0x75c2f17548) buf="GET /webview/xxxxx
......
  NetworkService-19594 [006] .... 338987.021581: SSL_read: (0x75c2f17320) buf="HTTP/1.1 200 OK
Date: Wed, 02 Nov 2022 10:29:42 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 0
Connection: keep-alive
......

解密某信通信流量

上面的例子中,能抓到的都是在某信中访问HTTPS网页的流量,那发消息的流量呢?经过我一番搜索,发现其通信流量是使用Java_xxx_MMProtocalJni_pack函数来加密的,但是相关资料很少,估计都被公关掉了。

我就自能自行逆向了,但是没有调试环境,这代码也很难逆,就在我陷入僵局的时候,我发现了一个compressBound函数,再其之后还有一个compress2函数:

......
if ( *a4 == 1 )
        {
          v11 = compressBound(size);
          v12 = v11;
          v15 = v11;
          sub_3CA68((__int64)v16);
          sub_3CAA4(v16, v12);
          v13 = sub_3CDF8(v16);
          v14 = compress(v13, &v15, a1, size);
          sub_3CCD8(v16, (unsigned int)v15);
......

然后我就在该函数下插入uprobe,打印a1变量,果然,这个就是我们发送的消息的明文:

比如我向好像发送`Test123`消息,可以看到:
  binder:13658_8-15519 [005] .... 328460.408711: SSL_mm: (0x75ad943444) arg1=#


(好友ID)Test123 �(�̬�" arg2=0x27
发送表情:
  binder:13658_8-15519 [000] .... 328488.173019: SSL_mm: (0x75ad943444) arg1=\$


(好友ID)[发呆] ����(���"" arg2=0x28
发送图片:
      mars::2961-2961  [005] .... 328527.422874: SSL_mm: (0x75ad943444) arg1="
%aupimg_xxxxx(好友ID) Z(x2" arg2=0x98

其他

Linux内核自带的uprobe事件,可以让我们不需要写任何代码,就监控系统用户态的函数调用,打印数据,功能虽然单一,但十分强大。后续我考虑研究是否能对其进行扩展,还有,我们自己写的uprobe是如何加载的。

参考

  1. https://mabin004.github.io/2020/07/24/%E8%87%AA%E5%8A%A8%E5%AE%9A%E4%BD%8Dwebview%E4%B8%AD%E7%9A%84SLL-read%E5%92%8CSSL-write/

本文由知道创宇404实验室原创发布

转载,请参考转载声明,注明出处: https://www.anquanke.com/post/id/283911

安全客 - 有思想的安全新媒体

分享到:微信
+10赞
收藏
知道创宇404实验室
分享到:微信

发表评论

知道创宇404实验室

知道创宇404实验室,长期致力于Web 、IoT 、工控、区块链等领域内安全漏洞挖掘、攻防技术的研究工作,团队曾多次向国内外多家知名厂商如微软、苹果、Adobe 、腾讯、阿里、百度等提交漏洞研究成果,并协助修复安全漏洞,多次获得相关致谢,在业内享有极高的声誉。

  • 文章
  • 109
  • 粉丝
  • 65

热门推荐

内容需知
  • 投稿须知
  • 转载须知
  • 官网QQ群8:819797106
  • 官网QQ群3:830462644(已满)
  • 官网QQ群2:814450983(已满)
  • 官网QQ群1:702511263(已满)
合作单位
  • 安全客
  • 安全客
Copyright © 北京奇虎科技有限公司 360网络攻防实验室 安全客 All Rights Reserved 京ICP备08010314号-66