Linux hook：Ring3下动态链接库.so函数劫持
一、动态链接库函数劫持原理
Unix操作系统中，程序运行时会按照一定的规则顺序去查找依赖的动态链接库，当查找到指定的so文件时，动态链接器(/lib/ld-linux.so.X)会将程序所依赖的共享对象进行装载和初始化，而为什么可以使用so文件进行函数的劫持呢？
这与LINUX的特性有关，先加载的so中的全局符号会屏蔽掉后载入的符号，也就是说如果程序先后加载了两个so文件，两个so文件定义了同名函数，程序中调用该函数时，会调用先加载的so中的函数，后加载的将会屏蔽掉；所以要实现劫持，必须要抢得先机，
环境变量LD_PRELOAD以及配置文件/etc/ld.so.preload就可以让我们取得这种先机，它们可以影响程序的运行时的链接（Runtime linker），它允许你定义在程序运行前优先加载的动态链接库,我们只要在通过LD_PRELOAD加载的.so中编写我们需要hook的同名函数，即可实现劫持！从下图中我们使用strace可以看到，优先加载了LD_PRELOAD指明的.so
劫持普通函数当然没有什么意思了！我们要劫持的是系统函数！
我们知道，Unix操作系统中对于GCC而言，默认情况下，所编译的程序中对标准C函数（fopen、printf、execv家族等等函数）的链接，都是通过动态链接方式来链接libc.so.6这个函数库的，我们只要在加载libc.so.6之前加载我们自己的so文件就可以劫持这些函数了。
二、Demo
我们从一个简单的c程序（sample.c）开始
下面的代码标准调用fopen函数，并检查返回值
#include <stdio.h>
int main(void) {
printf("Calling the fopen() function...\n");
FILE *fd = fopen("test.txt","r");
if (!fd) {
printf("fopen() returned NULL\n");
return 1;
}
printf("fopen() succeeded\n");
return 0;
}
编译执行
$ gcc -o sample sample.c
$ ./sample
Calling the fopen() function...
fopen() returned NULL
$ touch test.txt
$ ./sample
Calling the fopen() function...
fopen() succeeded
开始编写我们自己的so动态库
#include <stdio.h>
FILE *fopen(const char *path, const char *mode) {
printf("This is my fopen!\n");
return NULL;
}
编译成.so
gcc -Wall -fPIC -shared -o myfopen.so myfopen.c
设置环境变量后执行sample程序，我们可以看到成功劫持了fopen函数，并返回了NULL
$ LD_PRELOAD=./myfopen.so ./sample
Calling the fopen() function...
This is my fopen!
fopen() returned NULL
当然 ，使fopen始终返回null是不明智的，我们应该在假的fopen函数中还原真正fopen的行为，看下面代码
这回轮到 dlfcn.h 出场，来对动态库进行显式调用，使用dlsym函数从c标准库中调用原始的fopen函数，并保存原始函数的地址以便最后返回 恢复现场
#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>
FILE *fopen(const char *path, const char *mode) {
printf("In our own fopen, opening %s\n", path);
FILE *(*original_fopen)(const char*, const char*);
original_fopen = dlsym(RTLD_NEXT, "fopen");
return (*original_fopen)(path, mode);
}
Tips： 如果dlsym或dlvsym函数的第一个参数的值被设置为RTLD_NEXT，那么该函数返回下一个共享对象中名为NAME的符号（函数）的运行时地址。 下一个共享对象是哪个，依赖于共享库被加载的顺序。dlsym查找共享库顺序如下： ①环境变量LD_LIBRARY_PATH列出的用分号间隔的所有目录。 ②文件/etc/ld.so.cache中找到的库的列表，由ldconfig命令刷新。 ③目录usr/lib。 ④目录/lib。 ⑤当前目录。
编译：
gcc -Wall -fPIC -shared -o myfopen.so myfopen.c -ldl
执行：调用原始函数，劫持成功！
$ LD_PRELOAD=./myfopen.so ./sample
Calling the fopen() function...
In our own fopen, opening test.txt
fopen() succeeded
三、需要注意的问题以及LD_PRELOAD hook的应用
需要注意的问题
1.so文件加载及函数劫持的顺序。在很多情况下，在你进行劫持之前，系统中已经有其他组件也对该函数进行了劫持，那么就要特别注意so加载的顺序，一定要在其他组件的so库加载前加载自己的so库，否则你的hook函数将会被忽略。
2.保持原本函数的完备性与业务的兼容性。被hook的函数一定要hook结束时进行返回，返回前自己的执行逻辑中不能过度延时，过度延时可能造成原有的业务逻辑失败。使用RTLD_NEXT 句柄，维持原有的共享库调用链。
应用一：HIDS入侵检测系统
劫持libc库
优点: 性能较好, 比较稳定, 相对于LKM更加简单, 适配性也很高, 通常对抗web层面的入侵. 缺点: 对于静态编译的程序束手无策, 存在一定被绕过的风险.
应用二：rootkit恶意软件
已经有多种恶意软件应用了此技术，常见的有cub3、vlany、bdvl等 之后的几篇文章我将会通过分析以上几款恶意软件来揭秘.so共享库劫持技术的具体应用，敬请期待！
转载请注明出处，本文首发于 https://www.freebuf.com/articles/system/247462.html
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