Linux用户空间获取系统调用表地址

一、代码及实现

　　（一）用户空间源代码

　　#include <stdio.h>

　　#include <stdlib.h>

　　#include <string.h>

　　#include <sys/types.h>

　　#include <sys/stat.h>

　　#include <fcntl.h>

　　#include <unistd.h>

　　#include <errno.h>

　　#include <sys/mman.h>

　　#define CALLOFF 100 //读取100字节

　　struct {

　　unsigned short limit;

　　unsigned int base;

　　} __attribute__ ((packed)) idtr;  //这个结构表示IDTR寄存器，这个寄存器中保存中断描述符表 的地址

　　struct {

　　unsigned short off1;

　　unsigned short sel;

　　unsigned char none,flags;

　　unsigned short off2;

　　} __attribute__ ((packed)) idt;  //中断描述符表中的内容：中断门描述符

　　unsigned int old_readkmem (int fd, void * buf,size_t off,unsigned int size) //用read方式读取kmem中一定长度内容

　　{

　　if (lseek64(fd, (unsigned long long)off,SEEK_SET)!=off)

　　{

　　perror("fd lseek error");

　　return 0;

　　}

　　if (read(fd, buf,size)!=size)

　　{

　　perror("fd read error");

　　return 0;

　　}

　　}

　　unsigned long readkmem (int fd, void * buf, size_t off, unsigned int size)//用mmap方式从kmem中读取一定长度内容

　　{

　　size_t  moff, roff;

　　size_t   sz = getpagesize();

　　char * kmap;

　　unsigned long ret_old = old_readkmem(fd, buf, off, size); //先用老方法读取,不行再用mmap

　　if (ret_old != 0)

　　return ret_old;

　　moff = ((size_t)(off/sz)) * sz;

　　roff = off - moff;

　　kmap = mmap(0, size+sz, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, moff);

　　if (kmap == MAP_FAILED)

　　{

　　perror("readkmem: mmap");

　　return 0;

　　}

　　memcpy (buf, &kmap[roff], size);

　　if (munmap(kmap, size) != 0)

　　{

　　perror("readkmem: munmap");

　　return 0;

　　}

　　return size;

　　}

　　int main (int argc, char **argv)

　　{

　　unsigned sys_call_off;

　　int kmem_fd;  // /dev/kmem文件描述符

　　unsigned sct;

　　char sc_asm[CALLOFF],*p;

　　/* 获得IDTR寄存器的值 */

　　asm ("sidt %0" : "=m" (idtr));

　　printf("idtr base at 0x%X\n",(int)idtr.base);

　　/* 打开kmem */

　　kmem_fd = open ("/dev/kmem",O_RDONLY);

　　if (kmem_fd<0)

　　{

　　perror("open");

　　return 1;

　　}

　　/* 从IDT读出0x80向量 (syscall) */

　　readkmem (kmem_fd, &idt,idtr.base+8*0x80,sizeof(idt)); //idtr.base+8*0x80 表示80中断描述符的偏移

　　sys_call_off = (idt.off2 << 16) | idt.off1;    //idt.off2 表示地址的前16位，得到syscall地址

　　printf("idt80: flags=%X sel=%X off=%X\n", (unsigned)idt.flags,(unsigned)idt.sel,sys_call_off);

　　/* 寻找sys_call_table的地址 */

　　readkmem (kmem_fd, sc_asm,sys_call_off,CALLOFF);

　　p = (char*)memmem (sc_asm,CALLOFF,"\xff\x14\x85",3); //只要找到邻近int {GetProperty(Content)}x80入口点system_call的call sys_call_table(,eax,4)指令的机器指令就可以了,call something(,eax,4)指令的机器码是0xff 0x14 0x85，因此搜索这个字符串。

　　sct = *(unsigned*)(p+3); //sys_call_table地址就在0xff 0x14 0x85之后

　　if (p)

　　{

　　printf ("sys_call_table at 0x%x, call dispatch at 0x%x\n", sct, p);

　　}

　　close(kmem_fd);

　　return 0;

　　}

　　（二）编译及实践

　　该程序就是用户空间的普通应用程序，编译之后执行即可。我这里同时列出在虚拟机上和物理机上的执行结果，以作对比。

　　虚拟机上的执行结果如下：

　　idtr base at 0xFFC18000

　　fd read error: Success

　　readkmem: mmap: Input/output error

　　idt80: flags=0 sel=0 off=0

　　fd read error: Bad address

　　readkmem: mmap: Input/output error

　　Segmentation fault

　　物理机上的执行结果：

　　idtr base at 0xC1334000

　　idt80: flags=EF sel=60 off=C1003CC4

　　sys_call_table at 0xc124d4e0, call dispatch at 0xbfc2b330

　　可见，虚拟机环境中并没有正确的获取到系统调用表，而物理机上的程序则正确的执行了。为什么虚拟机上执行有问题呢？我会在第二部分的分析总结中进行解释。

　　二、总结

　　（一）实现原理

　　内核态获取系统调用表的实现原理，请参看本人的博文《Linux下实现劫持系统调用的总结》。用户态的实现原理，从本质上应该是和内核一致的。有区别的地方就在于，内核态可以直接访问内核地址空间，而用户态是不可以的。

　　因此，用户态实现的时候就需要解决如何访问内核地址空间的问题。我们同样可以通过sidt指令获取到中断向量表的地址，然后通过读取/dev/kmem来定位到该地址。对于文件/dev/kmem，可以通过直接read或者mmap的方式操作即可。接下来的工作就是一步一步的去定位到系统调用表的地址了。

　　（二）虚拟机环境的问题

　　我们上面谈到在虚拟机执行该程序的时候出错了，经查找，其原因见参考链接3，这里列出其解释：

　　在大多数的虚拟机中将无法顺利的读取IDTR。因为lidt指令是一个特权指令，将会产生一个异常，并被VM所捕获。这样可以使VM为每一个操作系统维持 一个虚拟的IDTR。因为sidt指令没有被处理，它将会返回一个伪造的IDTR地址，通常会大于0xFFC00000。

　　我们在虚拟机执行这个程序返回的idtr的地址是0xFFC18000，正好印证了该解释。

　　以上是对用户空间获取系统调用表地址的总结。如有遗漏不妥之处，请大家多多指教