Tracee是一個用于Linux的運行時安全性和取證的開源項目，用于解決常見的Linux安全性問題。通過利用Linux擴展的Berkeley Packet Filter （eBPF）的技術優(yōu)勢，在內(nèi)核運行時跟蹤系統(tǒng)和應用程序，以便獲取相應的數(shù)據(jù)信息。Tracee分析收集的事件可以用來檢測可疑的行為模式，在本文中，我將分享從使用eBPF和Linux安全模塊（LSM）鉤子的角度，來分析在解決Linux漏洞（如TOCTOU類型）中學到的經(jīng)驗教訓。

設計LSM鉤子來提升安全性

在正在運行的應用程序中，通常是通過系統(tǒng)調(diào)用與操作系統(tǒng)進行交互。出于這個原因，安全從業(yè)者會使用系統(tǒng)調(diào)用來分析運行中的應用程序的行為。重點在于選擇收集系統(tǒng)調(diào)用的方法，因為獲取到的參數(shù)值和操作系統(tǒng)實際使用的參數(shù)值之間可能存在差距。

eBPF允許在無需更改內(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：

準確理解相對路徑

在Linux中，當從用戶程序中讀取信息時，path參數(shù)可以包含一個相對路徑。

例如，當調(diào)用一個程序時，Tracee可以使用以下參數(shù)獲取一個系統(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，但問題來了，根據(jù)給定的參數(shù)，很難精確定位絕對且始終唯一的規(guī)范路徑。在構建安全策略時，規(guī)范路徑的重要性變得更加明顯，因為相對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文件的參數(shù)值可能會包含指向其他文件的鏈接。在Linux中，我們可以創(chuàng)建到一個文件的符號鏈接，其方式是一個文件充當另一個文件或目錄的引用。操作系統(tǒng)使用符號鏈接到達被鏈接的文件，并執(zhí)行給定的命令。請看下面的例子，創(chuàng)建了一個名為python的文件，并將其鏈接到一個惡意的二進制文件my_malware：

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

TOCTOU分析

當試圖獲取用戶程序的參數(shù)值時，如果只分析系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)，結果可能會受到條件競爭的影響而錯過關鍵細節(jié)。這是因為在獲取信息后，用戶程序可以基于另一個并發(fā)線程，來進行更改系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)。

例如，當調(diào)用一個程序時，Tracee可以使用以下參數(shù)獲取一個系統(tǒng)調(diào)用：

execve（“/bin/ls”， NULL， 0）

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

繼續(xù)我們的例子，另一個線程可以將第一個參數(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。這個場景被稱為TOCTOU競態(tài)。攻擊者可以利用它來影響檢查和真正使用之間的記錄值，這樣會導致收集到的數(shù)據(jù)不準確，并誤導安全研究人員或自動檢測工具。

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

簡化分析過程

我們都知道在Linux中，Everything is a file這句著名的口號（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。當打開一個文件時（例如使用open），你會收到一個文件描述符。使用這些系統(tǒng)調(diào)用openat， unlinkat， execveat， accept， connect， bind， listen等等來與打開的文件進行交互。由于這個原因，如果我們想要分析在一個文件上執(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，這樣就會使分析更加困難。

對于使用Tracee的LSM鉤子事件，跟蹤文件描述符變得無關重要，因為LSM事件已經(jīng)包含了相關的數(shù)據(jù)，比如完整的路徑名。這使得在分析問題時可以避免上述的影響，更加簡化分析流程。

結論

Tracee是一個易于使用的Linux運行時安全和取證工具，采用了目前最為火熱功能更為強大的eBPF技術，可以讓我們更好地理解程序的運行時行為，并打破對類似安全軟件構成困難和挑戰(zhàn)的桎梏，為安全分析人員提供進一步深入分析的方案。

原文標題：利用LSM鉤子打破系統(tǒng)調(diào)用跟蹤桎梏

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