独自快乐|怎样Hack Linux的内核符号？ Linux内核是不是坚不可摧？答案是NO！

Linux内核是不是坚不可摧？答案是NO！尽管内核中存在诸多限制，但你只需要稍微花点心思，也可以想办法突破它们。下面我们将通过一个例子来展示这趟有趣的旅程。
首先简单介绍一下项目的背景。客户提供了一批嵌入式智能设备给我们，希望能够检测并且修复其中的安全漏洞。我们能够从设备中接触到二进制形式的固件，但却接触不到固件的源码。对于二进制固件的漏扫和加固是一个行业难题。此外为了减少人工成本，客户还希望我们提供一个自动化的漏扫和加固解决方案，这无疑成为了一件不可能完成的任务。
所谓固件，其实就是一个嵌入式操作系统，常见的有定制化的Linux和安卓系统。本质上它们都具有相似的结构：Bootloader、Kernel、根文件系统等。根文件系统中又包含了众多用户态程序、脚本、配置等。对于Kernel的CVE漏洞自动化扫描和修复是我们当前工作的主要内容。而自动化漏扫技术又可单独成文，本文将主要介绍自动化漏洞修复所用到的内核符号Hack技术。
所谓内核漏洞，其实就是Linux内核中存在的缺陷函数。所谓漏洞利用，就是在用户态通过一系列精巧的传参和调用，最终触发内核缺陷的过程。这里存在两种修复方式：
1)在触发缺陷的必由调用路径上设卡，做参数或调用关系过滤。比如c函数是缺陷函数，该漏洞触发的调用关系是Func a-> Func b-> Func c ，那么可以在a或b函数上做传参检查，一旦参数非法则立刻退出。这种方式的优点是修复过程简单，尤其当c函数调用非常深的时候，可以在表层易于打桩的函数中做传参检查；缺点是需要开发者深入理解漏洞的利用原理，同时不同漏洞的利用方式各不相同，修复方式也各异。
2)用与c函数功能相同，并且已经打好补丁的c‘函数替换掉c函数。修补时只需要保证每次对c函数的调用都会无条件进入到c’即可。这种方式的优点是修复方法统一，便于自动化，可不必深究不同漏洞的利用原理。
图示展示了方案二技术架构图：中间是Hook框架，提供缺陷函数拦截、函数跳板(Trampoline)、修复函数注册、内核代码区修改等基础功能；右侧是包含具体CVE漏洞修复业务的模块。这里有很多核心问题需要解决，其中之一是修复函数使用未导出内核符号问题。
我们都知道Linux是宏内核架构(Monolithic Kernel) 。为了实现内核功能的动态扩展， Linux又引入了内核模块。内核模块将不可避免的使用内核函数。正常情况下， Linux内核代码会将一些基础功能性函数导出。如控制台输出函数printk等。所有被导出的函数都会通过export_symbols族的宏修饰。最后这些符号会被内核编译到特殊的段中。而针对我们漏洞修复的场景，内核缺陷函数可能存在于内核的任何地方，因此如果仅仅使用内核导出的少量符号，很多缺陷函数或其依赖函数将无法被解析到。
于是我们把目光放到了内核的Kallsyms功能上。这个功能是内核为了方便调试而引入的。当内核发生错误时会输出一系列Stacktrace ，后者其实是一系列函数地址。有了Kallsyms ，在输出Stacktrace的时候内核可以把地址解析成函数名输出，告诉开发人员错误发生在哪个函数的哪个位置：
由于内核错误可能发生在任何地方，因此Kallsyms单独保存了一份函数符号和函数地址的对应关系，其中的符号数量远远多于export_symbols宏导出的符号量。即使内核开启了地址随机化(Address Space Layout Randomization)功能， Kallsyms也能在运行时解析到符号正确地址。如果在内核模块中想使用未导出的符号，可以使用Kallsyms提供的kallsyms_lookup_name函数将符号名解析到函数地址，再以函数指针的形式调用即可，如：