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基于netfilter的rootkit

背景

蜜罐产品有个功能是对任何端口的访问都会被记录,即使是”nmap扫描后显示关闭”的端口访问也会被记录。它的实现原理是iptables的NFLOG。

学习NFLOG概念后,我想到也可以用它来做rootkit通信。

本文包括以下内容

  • 讨论NFLOG是什么
  • 用NFLOG机制实现后门的优势分析
  • NFQUEUE rootkit demo

希望能对主机安全感兴趣的读者有点帮助

NFLOG是什么

它是一个target,就像ACCEPTDROP等可以作为iptables -j后的参数值。

[root@instance-h9w7mlyv ~]# iptables -A INPUT -p tcp -m multiport --dports 1:65535 -j NFLOG --nflog-group 2333

比如上面规则就会告诉内核协议栈,在收到包时,目的端口是1到65535的包,全部执行NFLOG动作。

man iptables-extensions 文档中也有关于NFLOG的说明

NFLOG
    This  target  provides  logging of matching packets. When this target is set for a rule, the Linux kernel will pass the packet to the loaded logging backend to log the packet. This is usually
    used in combination with nfnetlink_log as logging backend, which will multicast the packet through a netlink socket to the specified multicast group. One or more userspace processes may  sub-
    scribe to the group to receive the packets. Like LOG, this is a non-terminating target, i.e. rule traversal continues at the next rule.

    --nflog-group nlgroup
           The netlink group (0 - 2^16-1) to which packets are (only applicable for nfnetlink_log). The default value is 0.
    ...

-j NFLOG-j LOG有些类似,都可以记录数据包信息,执行动作后会继续匹配iptables规则中的下一条。区别是-j NFLOG可以让用户态程序通过netlink从内核获得数据包信息。

下面你可以和我一起做个小实验来验证一下,用户态程序是否可以通过netlink获取到数据包。

用tcpdump验证

第一步,你需要配置iptables的nflog规则。

[root@instance-h9w7mlyv ~]# iptables -A INPUT -p tcp -m multiport --dports 65530:65535 -j NFLOG --nflog-group 2333

第二步,使用tcpdump订阅netlink消息。

[root@instance-h9w7mlyv ~]# tcpdump -i nflog:2333

第三步,访问主机,验证tcpdump是否能获取到数据包。

curl x.x.x.x:65533 后,可以抓到数据包。

[root@instance-h9w7mlyv ~]# tcpdump -i nflog:2333
...
listening on nflog:2333, link-type NFLOG (Linux netfilter log messages), capture size 262144 bytes
11:42:15.175375 IP 111.197.238.30.22293 > instance-h9w7mlyv.65533: Flags [S], seq 3599662212, win 65535, options [mss 1452,nop,wscale 6,nop,nop,TS val 3053845653 ecr 0,sackOK,eol], length 0

或许你会有一个问题:tcpdump -i nflog:2333tcpdump -i eth0都可以获取数据包,有啥区别。

从编程实现来看是有区别的,tcpdump -i eth0是基于AF_PACKET获取数据

[root@instance-h9w7mlyv ~]# strace tcpdump -i lo
socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL)) = 3
...
setsockopt(3, SOL_PACKET, PACKET_RX_RING, 0x7ffeef157d10, 28) = 0     // Packet MMAP提高抓包性能,参考 https://github.com/torvalds/linux/blob/master/Documentation/networking/packet_mmap.rst
mmap(NULL, 4194304, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, 3, 0) = 0x7fedba9a5000
...
setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_ATTACH_FILTER, {len=1, filter=0x7ff0a4ee8000}, 16) = 0   // bpf filter
setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_ATTACH_FILTER, {len=1, filter=0x56436b7fe480}, 16) = 0
...
poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 1000)  = 0 (Timeout)
poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 1000)  = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
write(1, "12:27:16.575888 IP localhost.416"..., 16512:27:16.575888 IP localhost.41616 > localhost.http: Flags [S], seq 3517707840, win 43690, options [mss 65495,sackOK,TS val 1304864277 ecr 0,nop,wscale 7], length 0

tcpdump -i nflog:2333是基于AF_NETLINK获取数据

[root@instance-h9w7mlyv ~]# strace tcpdump -i nflog:2333
socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_NETFILTER) = 3
...
recvfrom(3,[{{len=184, type=NFNL_SUBSYS_ULOG<<8|NFULNL_MSG_PACKET, flags=0, seq=0, pid=0}, {nfgen_family=AF_INET, version=NFNETLINK_V0, res_id=htons(2333), [{{nla_len=8, nla_type=NFNETLINK_V1}, "\x08\x00\x01\x00"}, {{nla_len=5, nla_type=0xa}, "\x00"}, {{nla_len=8, nla_type=0x4}, "\x00\x00\x00\x02"}, {{nla_len=16, nla_type=0x8}, "\x00\x06\x00\x00\xfa\x16\x3e\xd1\x8d\x2d\x00\x00"}, {{nla_len=6, nla_type=0xf}, "\x00\x01"}, {{nla_len=6, nla_type=0x11}, "\x00\x0e"}, {{nla_len=18, nla_type=0x10}, "\xfa\x28\x00\x0d\x3f\xff\xfa\x16\x3e\xd1\x8d\x2d\x08\x00"}, {{nla_len=20, nla_type=0x3}, "\x00\x00\x00\x00\x63\x08\x57\x83\x00\x00\x00\x00\x00\x03\x49\x03"}, {{nla_len=68, nla_type=0x9}, "\x45\x00\x00\x40\x00\x00\x40\x00\x32\x06\x1e\xc0\x6f\xc5\xee\x1e\xac\x10\x20\x04\x5b\x41\xff\xfd\x5a\x0c\x47\xf0\x00\x00\x00\x00"...}]}, {{len=184, type=NFNL_SUBSYS_ULOG<<8|NFULNL_MSG_PACKET, flags=0, seq=0, pid=0}, {nfgen_family=AF_INET, version=NFNETLINK_V0, res_id=htons(2333), [{{nla_len=8, nla_type=NFNETLINK_V1}, "\x08\x00\x01\x00"}, {{nla_len=5, nla_type=0xa}, "\x00"}, {{nla_len=8, nla_type=0x4}, "\x00\x00\x00\x02"}, {{nla_len=16, nla_type=0x8}, "\x00\x06\x00\x00\xfa\x16\x3e\xd1\x8d\x2d\x00\x00"}, {{nla_len=6, nla_type=0xf}, "\x00\x01"}, {{nla_len=6, nla_type=0x11}, "\x00\x0e"}, {{nla_len=18, nla_type=0x10}, "\xfa\x28\x00\x0d\x3f\xff\xfa\x16\x3e\xd1\x8d\x2d\x08\x00"}, {{nla_len=20, nla_type=0x3}, "\x00\x00\x00\x00\x63\x08\x57\x84\x00\x00\x00\x00\x00\x03\x4b\x6c"}, {{nla_len=68, nla_type=0x9}, "\x45\x00\x00\x40\x00\x00\x40\x00\x32\x06\x1e\xc0\x6f\xc5\xee\x1e\xac\x10\x20\x04\x5b\x41\xff\xfd\x5a\x0c\x47\xf0\x00\x00\x00\x00"...}]}, {{len=20, type=NLMSG_DONE, flags=0, seq=0, pid=0}, 0}], 262272, 0, NULL, NULL) = 388

不知道为什么实现监听流量时,厂家选择了基于NFLOG而不是AF_PACKET来做。

而在实现rootkit中,我们也可以用NFLOG作为被控端和主控端的通信方式,下面来看一下它有什么好处。

利用NFLOG做rootkit有什么好处

就像在 聊一聊基于”ebpf xdp”的rootkit 中我看到的: “rootkit用xdp ebpf和bpf技术都是为了通信时不监听端口,从而在网络行为上隐藏痕迹”。同样NFLOG也可以达到这个目的,甚至使用NFLOG相对于基于AF_PACKET的bpf后门从网络行为上看更隐蔽一点。为什么这么说呢?

举个例子,chkrootkit反入侵工具会通过/proc/net/packet检查哪些进程创建了PF_PACKET类型socket,因此可以发现bpf后门痕迹。

[root@instance-h9w7mlyv tmp]# gcc ifpromisc.c
[root@instance-h9w7mlyv tmp]# ./a.out
eth0: PF_PACKET(/usr/decoy/decoysvc, /usr/sbin/NetworkManager)
docker0: PF_PACKET(/usr/sbin/NetworkManager)

AF_PACKET 和 PF_PACKET 同义

chkrootkit目前就不会检查NFLOG后门。虽然从/proc/net/netlink也可以看到哪些进程创建了AF_NETLINK类型socket,但是系统上正常进程也会创建很多AF_NETLINK类型socket,比如我在centos8虚机上看到有30多个记录。

[root@instance-h9w7mlyv tmp]# cat /proc/net/netlink | wc -l
32

聊一聊chkrookit的误信和误用 文章提到chkrootkit会扫描PF_PACKET

利用NFLOG也应该比较稳定。为什么我这么认为呢?

一种HTTP隧道内核态远控的实现方法 文中提到一个思路: 在内核态基于netfilter实现一个可回显的后门。

NFLOG有现成的lib库做用户态编程,相比于内核编程,我想用户态程序应该更稳定、适配性更好吧。

另外,iptables还提供了一个和NFLOG类似的扩展NFQUEUEman iptables-extensions文档提到NFQUEUE可以修改数据包。所以是不是可以用NFQUEUE在用户态基于netfilter实现一个可回显的后门呢?

NFQUEUE后门demo

我们可以基于libnetfilter_queue写一个后门demo

代码我放在了 https://gist.github.com/leveryd/f70bd0adbf8088446d98ec11ef16f478

运行效果如下

因为我懒,所以这个后门没有实现回显。

总结

NFLOG在蜜罐、rootkit上都可以用到。

实现rootkit时,它的优点包括通信较为隐蔽、稳定、可回显。

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