茶余饭后-【Abyss】Android平台BPF和SECCOMP的SVC指令拦截

Android平台从上到下，无需ROOT/解锁/刷机，应用级拦截框架的最后一环 —— SVC系统调用拦截。

☞ Github: https://www.github.com/iofomo/abyss ☜　

由于我们虚拟化产品的需求，需要支持在普通的Android手机运行。我们需要搭建覆盖应用从上到下各层的应用级拦截框架，而Abyss作为系统SVC指令的调用拦截，是我们最底层的终极方案。

源码位置：581K9s2c8@1M7s2y4Q4x3@1q4Q4x3V1k6Q4x3V1k6Y4K9i4c8Z5N6h3u0Q4x3X3g2U0L8$3#2Q4x3V1k6A6L8$3k6G2L8h3!0Q4x3V1k6S2j5Y4W2K6M7#2)9J5c8Y4c8J5k6h3g2Q4x3V1k6E0j5h3W2F1i4K6u0r3M7%4k6U0k6i4t1`.

01. 说明

Seccomp（Secure Computing Mode）：

Seccomp 是 Linux 内核的一个安全特性，用于限制进程可以执行的系统调用。它通过过滤系统调用，防止恶意程序执行危险操作。Seccomp 通常与 BPF 结合使用，以实现更灵活的过滤规则。

BPF（Berkeley Packet Filter）：

BPF 是一种内核技术，最初用于网络数据包过滤，但后来被扩展用于更广泛的用途，包括系统调用过滤。BPF 程序可以在内核中运行，用于检查和过滤系统调用。

02. 主要流程

首先，配置 BPF 规则，如下我们配置了目标系统调用号的拦截规则，不在这个名单内的就放过，这样可以实现仅拦截我们关心的系统调用（即函数），提升拦截效率和稳定性。

static void doInitSyscallNumberFilter(struct sock_filter* filter, unsigned short& i) {
    // Load syscall number into accumulator
    filter[i++] = BPF_STMT(BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS, (offsetof(struct seccomp_data, nr)));
    // config target syscall
    // add more syscall here ...
//    filter[i++] = BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K, __NR_openat, 5, 0);
//    filter[i++] = BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K, __NR_getcwd, 4, 0);
//    filter[i++] = BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K, __NR_chdir, 3, 0);
//    filter[i++] = BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K, __NR_execve, 2, 0);
    filter[i++] = BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K, __NR_openat, 1, 0);
 
    filter[i++] = BPF_STMT(BPF_RET | BPF_K, SECCOMP_RET_ALLOW);
}

然后，我们需要过滤掉一些系统库和自身库，防止写入死循环。

自身实现库的过滤【必须】
vdso 的过滤【必须】
linker 的过滤【可选，提效】
libc 的过滤【可选，提效】

通过解析进程 maps 中对应库地址区间，配置跳过此区间的系统调用规则。

static void doInitSyscallLibFilterByAddr(struct sock_filter* filter, unsigned short& i, const uintptr_t& start, const uintptr_t& end) {
    // Load syscall lib into accumulator
#if defined(__arm__)
    filter[i++] = BPF_STMT(BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS, offsetof(struct seccomp_data, instruction_pointer));
    filter[i++] = BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K, start, 0, 2);
    filter[i++] = BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K, end, 1, 0);
    filter[i++] = BPF_STMT(BPF_RET | BPF_K, SECCOMP_RET_ALLOW);
#else // __aarch64__
    filter[i++] = BPF_STMT(BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS, (offsetof(struct seccomp_data, instruction_pointer) + 4));
    filter[i++] = BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K, (uint32_t)(start >> 32), 0, 4);
    filter[i++] = BPF_STMT(BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS, (offsetof(struct seccomp_data, instruction_pointer)));
    filter[i++] = BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K, (uint32_t)start, 0, 2);
    filter[i++] = BPF_JUMP(BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K, (uint32_t)end, 1, 0);
    filter[i++] = BPF_STMT(BPF_RET | BPF_K, SECCOMP_RET_ALLOW);
#endif
}

其次，应用以上配置。

struct sigaction act = { 0 };
act.sa_flags = SA_SIGINFO | SA_NODEFER;
act.sa_sigaction = handleSignalAction;
struct sigaction old_sa = {};
 
ret = sigaction(SIGSYS, &act, &old_sa);
if (0 != ret) {
    LOGSVCE("sigaction: %d, %d, %s", ret, errno, strerror(errno))
    ::free(filter);
    __ASSERT(0)
    return -11;
}
 
// Unmask SIGSYS
sigset_t mask;
if (sigemptyset(&mask) || sigaddset(&mask, SIGSYS) ||
    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &mask, nullptr)
    ) {
    LOGSVCE("sigprocmask: %d, %d, %s", ret, errno, strerror(errno))
    ::free(filter);
    __ASSERT(0)
    return -12;
}
 
struct sock_fprog prog = {
    .len = filterCount,
    .filter = filter,
};
 
// set to self process
ret = prctl(PR_SET_NO_NEW_PRIVS, 1, 0, 0, 0);
if (0 != ret) {
    LOGSVCE("PR_SET_NO_NEW_PRIVS: %d, %d, %s", ret, errno, strerror(errno))
    ::free(filter);
    __ASSERT(0)
    return -13;
}
 
// set seccomp to kernel
ret = prctl(PR_SET_SECCOMP, SECCOMP_MODE_FILTER, &prog);
if (0 != ret) {
    LOGSVCE("PR_SET_SECCOMP: %d, %d, %s", ret, errno, strerror(errno))
    ::free(filter);
    __ASSERT(0)
    return -14;
}

最后，实现拦截后的处理。

static void handleSignalAction(int signo, siginfo_t* info, void* context) {
    if (!info || !context || signo != SIGSYS || info->si_code != SYS_SECCOMP) {
        LOGSVCW("signal: signo=%d, code=%d, errno=%d, call_addr=%p, arch=0x%x, syscall=0x%x,%s",
              info->si_signo, info->si_code, info->si_errno, info->si_call_addr, info->si_arch,
              info->si_syscall, SvcerDumper::index2name(info->si_syscall)
              )
        return;
    }
 
    ucontext_t *uc = reinterpret_cast<ucontext_t *>(context);
   
    intptr_t rc = SvcerSyscall::Call(SECCOMP_SYSCALL(uc),
                                   SECCOMP_PARM1(uc),
                                   SECCOMP_PARM2(uc),
                                   SECCOMP_PARM3(uc),
                                   SECCOMP_PARM4(uc),
                                   SECCOMP_PARM5(uc),
                                   SECCOMP_PARM6(uc)
    );
    SvcerSyscall::PutValueInUcontext(rc, uc);
}

03. 封装

为了使用方便，封装了一些基础系统调用的日志打印接口。

1）添加要拦截的系统调用号。（日常日志打印）

SvcerDumper::addDump(SVCER_SYSCALL_execve);
SvcerDumper::addDump(SVCER_SYSCALL_execveat);
SvcerDumper::addDump(SVCER_SYSCALL_open);
SvcerDumper::addDump(SVCER_SYSCALL_openat);
SvcerDumper::addAll();
 
SvcerHooker::init(ESvcerHookerMode_IgnoreAll, "libifmamts.so");

2）注册要拦截的系统调用回调。

// 这里注册
for (int i=SVCER_SYSCALL_None; i<SVCER_SYSCALL_Max; ++i) {
    SvcerHooker::registerCallback((TSVCER_SYSCALL_Type)i, handleSvcerHookerCallback);
}
 
// 这里实现
 
static void handleKonkerSvcerHookerCallback(int sn, SvcerHookerArgument* arg/*Not NULL*/) {
    switch (sn) {
    case __NR_statfs:// int statfs(const char* path, struct statfs* result);
    case __NR_truncate:// typedef int truncate(const char *filename, off_t len);
    case __NR_chdir:// int chdir(const char *path);
    {
        const char* pathname = (const char*)arg->getArgument1();
        char memString[512];
        if (memString == KonkerFixer::fixDataPath(pathname, memString)) {
            LOGSVCI("fixer, %s: %s", SvcerDumper::index2name(sn), __PRINTSTR(pathname))
            arg->setArgument1((intptr_t)memString);
        }
        arg->doSyscall();
        return;
    }
    default:
        LOGSVCI("ignore, %s", SvcerDumper::index2name(sn))
        break;
    }
    arg->doSyscall();
}

3）初始化

1 2	`// 设置要过滤的库和当前自身库名称` `SvcerHooker::init(ESvcerHookerMode_IgnoreVdso\|ESvcerHookerMode_IgnoreLibc\|ESvcerHookerMode_IgnoreLinker,` `"libdemo.so");`

04. 附

额外模块：

本框架实现了最基本的检测仿真，如通过 __NR_rt_sigaction 和 __NR_prctl 获取配置时，会对返回值进行还原。

参考项目：

74eK9s2c8@1M7s2y4Q4x3@1q4Q4x3V1k6Q4x3V1k6Y4K9i4c8Z5N6h3u0Q4x3X3g2U0L8$3#2Q4x3V1k6H3M7X3!0G2N6q4)9J5k6r3#2W2i4K6u0r3M7s2u0G2L8%4b7`.

fc7K9s2c8@1M7s2y4Q4x3@1q4Q4x3V1k6Q4x3V1k6Y4K9i4c8Z5N6h3u0Q4x3X3g2U0L8$3#2Q4x3V1k6@1k6i4u0E0N6i4S2Q4x3V1k6H3M7X3!0G2N6l9`.`.

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茶余饭后-【Abyss】Android平台BPF和SECCOMP的SVC指令拦截

01. 说明

02. 主要流程

03. 封装

04. 附

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