通过Netlink方式来实时获取ptrace事件

一般ptrace注入过程时间非常短，而遍历/proc的时间会比较长，往往会错过那些快速注入的恶意进程。而把扫描频次调高，又会引起对系统性能的占用。

那么有没有一种实时获取的方式呢？

要实时获取，就要和内核打交道，这时候，又要祭起netlink了。

netlink socket在Kernel Connector方式是支持进程实时监控的，看一下有没有监控到ptrace事件。

看一下/usr/include/linux/cn_proc.h

/* SPDX-License-Identifier: LGPL-2.1 WITH Linux-syscall-note */
/*
 * cn_proc.h - process events connector
 *
 * Copyright (C) Matt Helsley, IBM Corp. 2005
 * Based on cn_fork.h by Nguyen Anh Quynh and Guillaume Thouvenin
 * Copyright (C) 2005 Nguyen Anh Quynh <[email protected]>
 * Copyright (C) 2005 Guillaume Thouvenin <[email protected]>
 *
 * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
 * under the terms of version 2.1 of the GNU Lesser General Public License
 * as published by the Free Software Foundation.
 *
 * This program is distributed in the hope that it would be useful, but
 * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
 */
#ifndef CN_PROC_H
#define CN_PROC_H
#include <linux/types.h>
/*
 * Userspace sends this enum to register with the kernel that it is listening
 * for events on the connector.
 */
enum proc_cn_mcast_op {
 PROC_CN_MCAST_LISTEN = 1,
 PROC_CN_MCAST_IGNORE = 2
};
/*
 * From the user's point of view, the process
 * ID is the thread group ID and thread ID is the internal
 * kernel "pid". So, fields are assigned as follow:
 *
 *  In user space     -  In  kernel space
 *
 * parent process ID  =  parent->tgid
 * parent thread  ID  =  parent->pid
 * child  process ID  =  child->tgid
 * child  thread  ID  =  child->pid
 */
struct proc_event {
 enum what {
  /* Use successive bits so the enums can be used to record
   * sets of events as well
   */
  PROC_EVENT_NONE = 0x00000000,
  PROC_EVENT_FORK = 0x00000001,
  PROC_EVENT_EXEC = 0x00000002,
  PROC_EVENT_UID  = 0x00000004,
  PROC_EVENT_GID  = 0x00000040,
  PROC_EVENT_SID  = 0x00000080,
  PROC_EVENT_PTRACE = 0x00000100,
  PROC_EVENT_COMM = 0x00000200,
  /* "next" should be 0x00000400 */
  /* "last" is the last process event: exit,
   * while "next to last" is coredumping event */
  PROC_EVENT_COREDUMP = 0x40000000,
  PROC_EVENT_EXIT = 0x80000000
 } what;
 __u32 cpu;
 __u64 __attribute__((aligned(8))) timestamp_ns;
  /* Number of nano seconds since system boot */
 union { /* must be last field of proc_event struct */
  struct {
   __u32 err;
  } ack;
  struct fork_proc_event {
   __kernel_pid_t parent_pid;
   __kernel_pid_t parent_tgid;
   __kernel_pid_t child_pid;
   __kernel_pid_t child_tgid;
  } fork;
  struct exec_proc_event {
   __kernel_pid_t process_pid;
   __kernel_pid_t process_tgid;
  } exec;
  struct id_proc_event {
   __kernel_pid_t process_pid;
   __kernel_pid_t process_tgid;
   union {
    __u32 ruid; /* task uid */
    __u32 rgid; /* task gid */
   } r;
   union {
    __u32 euid;
    __u32 egid;
   } e;
  } id;
  struct sid_proc_event {
   __kernel_pid_t process_pid;
   __kernel_pid_t process_tgid;
  } sid;
  struct ptrace_proc_event {
   __kernel_pid_t process_pid;
   __kernel_pid_t process_tgid;
   __kernel_pid_t tracer_pid;
   __kernel_pid_t tracer_tgid;
  } ptrace;
  struct comm_proc_event {
   __kernel_pid_t process_pid;
   __kernel_pid_t process_tgid;
   char           comm[16];
  } comm;
  struct coredump_proc_event {
   __kernel_pid_t process_pid;
   __kernel_pid_t process_tgid;
   __kernel_pid_t parent_pid;
   __kernel_pid_t parent_tgid;
  } coredump;
  struct exit_proc_event {
   __kernel_pid_t process_pid;
   __kernel_pid_t process_tgid;
   __u32 exit_code, exit_signal;
   __kernel_pid_t parent_pid;
   __kernel_pid_t parent_tgid;
  } exit;
 } event_data;
};
#endif /* CN_PROC_H */

可以看到有PROC_EVENT_PTRACE和ptrace_proc_event处理ptrace事件。

写一个小程序procmon.c看看

#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <linux/connector.h>
#include <linux/cn_proc.h>
#include <errno.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct __attribute__((aligned(NLMSG_ALIGNTO))) 
{
    struct nlmsghdr nl_hdr;
    struct __attribute__((__packed__))
    {
        struct cn_msg cn_msg;
        enum proc_cn_mcast_op cn_mcast;
    };
} register_msg_t;
typedef struct __attribute__((aligned(NLMSG_ALIGNTO)))
{
    struct nlmsghdr nl_hdr;
    struct __attribute__((__packed__))
    {
        struct cn_msg cn_msg;
        struct proc_event proc_ev;
    };
} event_msg_t;
int main( )
{
    int rc;
    int nl_sock;
    struct sockaddr_nl sa_nl;
    register_msg_t nlcn_msg;
    event_msg_t proc_msg;
    fd_set readfds;
    int max_fd;
    struct timeval tv;
    nl_sock = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_CONNECTOR);
    if (nl_sock == -1)
    {
        printf("Can't open netlink socket\n");
        return -1;
    }
    sa_nl.nl_family = AF_NETLINK;
    sa_nl.nl_groups = CN_IDX_PROC;
    sa_nl.nl_pid = getpid();
    rc = bind(nl_sock, (struct sockaddr *)&sa_nl, sizeof(sa_nl));
    if (rc == -1)
    {
        printf(  "Can't bind netlink socket\n");
        close(nl_sock);
        return -1;
    }
    // create listener
    memset(&nlcn_msg, 0, sizeof(nlcn_msg));
    nlcn_msg.nl_hdr.nlmsg_len = sizeof(nlcn_msg);
    nlcn_msg.nl_hdr.nlmsg_pid = getpid();
    nlcn_msg.nl_hdr.nlmsg_type = NLMSG_DONE;
    nlcn_msg.cn_msg.id.idx = CN_IDX_PROC;
    nlcn_msg.cn_msg.id.val = CN_VAL_PROC;
    nlcn_msg.cn_msg.len = sizeof(enum proc_cn_mcast_op);
    nlcn_msg.cn_mcast = PROC_CN_MCAST_LISTEN ;
    rc = send(nl_sock, &nlcn_msg, sizeof(nlcn_msg), 0);
    if (rc == -1)
    {
        printf( "can't register to netlink\n");
        close( nl_sock );
        return -1;
    }
    while (1)
    {
        FD_ZERO(&readfds);
        FD_SET(nl_sock, &readfds);
        max_fd = nl_sock + 1;
        rc = select(max_fd, &readfds, NULL, NULL, NULL);
        if (-1 == rc)
        {
            if (errno == EINTR)
            {
                continue;
            }
            printf( "failed to listen to netlink socket, errno=(%d:%m)\n", errno);
            return rc;
        }
        if (FD_ISSET(nl_sock, &readfds))
        {
            rc = recv(nl_sock, &proc_msg, sizeof(proc_msg), 0);
            if (rc > 0)
            {
                switch (proc_msg.proc_ev.what)
                {
                case proc_event::PROC_EVENT_PTRACE:
                    if ( proc_msg.proc_ev.event_data.ptrace.tracer_pid != 0 )
                    {
                        printf("tracer pid:%d, tracer thread id: %d, tracee pid:%d, tracee thread id:%d\n", 
                                proc_msg.proc_ev.event_data.ptrace.tracer_tgid, 
                                proc_msg.proc_ev.event_data.ptrace.tracer_pid,
                                proc_msg.proc_ev.event_data.ptrace.process_tgid,
                                proc_msg.proc_ev.event_data.ptrace.process_pid);
                        char cmd[64];
                        memset( cmd , 0, 64 );
                        snprintf( cmd , 63, "cat /proc/%d/cmdline", proc_msg.proc_ev.event_data.ptrace.tracer_tgid );
                        system(  cmd );
                        printf("\n");
                    }
                    break;
                default:
                    break;
                }
            }
            else if (rc == -1)
            {
                if (errno == EINTR)
                {
                    continue;
                }
            }
        }
    }
    return 0;
}

里面这一段是打印出tracer的信息的

                        printf("tracer pid:%d, tracer thread id: %d, tracee pid:%d, tracee thread id:%d\n", 
                                proc_msg.proc_ev.event_data.ptrace.tracer_tgid, 
                                proc_msg.proc_ev.event_data.ptrace.tracer_pid,
                                proc_msg.proc_ev.event_data.ptrace.process_tgid,
                                proc_msg.proc_ev.event_data.ptrace.process_pid);
                        char cmd[64];
                        memset( cmd , 0, 64 );
                        snprintf( cmd , 63, "cat /proc/%d/cmdline", proc_msg.proc_ev.event_data.ptrace.tracer_tgid );
                        system(  cmd );
                        printf("\n");

运行一下procmon

[[email protected] proc]# ./procmon 

启动一下GDB看看

[[email protected] code]# gdb -p 2238 -q
Attaching to process 2238

procmon的窗口信息变成如下

[[email protected] proc]# ./procmon 
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2238
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2265
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2267
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2268
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2269
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2270
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2271
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2272
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2273
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2274
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2275
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2276
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2277
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2278
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2279
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2280
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2293
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2300
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2301
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2306
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2307
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2308
gdb-p2238-q
tracer pid:33008, tracer thread id: 33008, tracee pid:2238, tracee thread id:2309
gdb-p2238-q

看进程2238下的线程，是和上面对应的。

[[email protected] proc]$ ls /proc/2238/task/
2238  2265  2267  2268  2269  2270  2271  2272  2273  2274  2275  2276  2277  2278  2279  2280  2293  2300  2301  2306  2307  2308  2309

说明这个方式可以检测到ptrace事件，而且是实时。那么，针对那些一附加上去立马注入的短时间存在的tracer, 能否实时获取到tracer的信息?

重新调整一下gdb的参数， 让它一附加到进程立马解绑，再退出

[[email protected] code]# gdb -p 2238 -q -ex "detach" -ex "q"
Attaching to process 2238
[New LWP 2265]
[New LWP 2267]
[New LWP 2268]
[New LWP 2269]
[New LWP 2270]
[New LWP 2271]
[New LWP 2272]
[New LWP 2273]
[New LWP 2274]
[New LWP 2275]
[New LWP 2276]
[New LWP 2277]
[New LWP 2278]
[New LWP 2279]
[New LWP 2280]
[New LWP 2293]
[New LWP 2300]
[New LWP 2301]
[New LWP 2306]
[New LWP 2307]
[New LWP 2308]
[New LWP 2309]
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib64/libthread_db.so.1".
0x00007f2f1f5a10f7 in epoll_wait () from /lib64/libc.so.6
Detaching from program: /var/ossec/bin/ossec-remoted, process 2238
[Inferior 1 (process 2238) detached]
[[email protected] code]# 

再看一下procmon的打印

[[email protected] proc]# ./procmon 
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2238
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2265
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2267
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2268
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2269
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2270
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2271
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2272
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2273
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2274
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2275
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2276
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2277
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2278
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2279
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2280
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2293
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2300
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2301
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2306
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2307
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2308
gdb-p2238-q-exdetach-exq
tracer pid:33146, tracer thread id: 33146, tracee pid:2238, tracee thread id:2309
gdb-p2238-q-exdetach-exq

说明它是可以实时抓取tracer的信息。

这种方法有一处不足就是，无法获取ptrace的，是附加，解绑，还是获取/设置寄存器，读/写内存。