Linux内核私闯进程地址空间并修改进程内存的方法

Linux内核可以通过内核模块的方式私闯进程地址空间并修改进程内存。下面是私闯进程地址空间并修改进程内存的详细攻略。

1. 编写加载内核模块的代码

写一个加载内核模块的代码，代码中需要调用 module_init 和 module_exit 分别来注册模块的初始化函数和退出函数。

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

static int __init my_module_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "My module is loaded!\n");
    return 0;
}

static void __exit my_module_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "My module is unloaded!\n");
}

module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);

2. 获取进程信息和进程地址空间

在模块初始化函数中，可以通过 current 全局变量来获取当前进程的信息。然后可以使用 task_struct 结构体中的字段 mm 来获取该进程的进程地址空间。

#include <linux/sched.h>

...

static int __init my_module_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "My module is loaded!\n");

    struct task_struct *task = current;
    struct mm_struct *mm = task->mm;

    return 0;
}

3. 私闯进程地址空间并修改进程内存

在获取到进程地址空间后，就可以通过读取和修改该地址空间中的内存来实现对进程的控制。

例如，我们可以读取进程的代码段（ELF格式文件）并将其输出到内核日志中。

#include <asm/uaccess.h>

...

static int __init my_module_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "My module is loaded!\n");

    struct task_struct *task = current;
    struct mm_struct *mm = task->mm;

    struct vm_area_struct *vma;
    for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
        if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC)) {
            /* skip non-executable mappings */
            continue;
        }

        unsigned long start = vma->vm_start;
        unsigned long end = vma->vm_end;
        unsigned long len = end - start;

        /* allocate kernel memory for reading from user space */
        void *kbuf = kmalloc(len, GFP_KERNEL);

        /* read from user space */
        if (copy_from_user(kbuf, (void *)start, len)) {
            printk(KERN_ERR "Failed to copy from user space\n");
            kfree(kbuf);
            return -EFAULT;
        }

        /* print the ELF header (first 16 bytes) */
        printk(KERN_INFO "ELF header: %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X\n",
            ((unsigned char *)kbuf)[0], ((unsigned char *)kbuf)[1], ((unsigned char *)kbuf)[2], ((unsigned char *)kbuf)[3],
            ((unsigned char *)kbuf)[4], ((unsigned char *)kbuf)[5], ((unsigned char *)kbuf)[6], ((unsigned char *)kbuf)[7],
            ((unsigned char *)kbuf)[8], ((unsigned char *)kbuf)[9], ((unsigned char *)kbuf)[10], ((unsigned char *)kbuf)[11],
            ((unsigned char *)kbuf)[12], ((unsigned char *)kbuf)[13], ((unsigned char *)kbuf)[14], ((unsigned char *)kbuf)[15]);

        kfree(kbuf);
    }

    return 0;
}

在这个示例中，我们使用了 struct vm_area_struct 来遍历进程的地址空间，并使用 kmalloc() 分配了内核内存来读取进程的代码段。然后，通过 copy_from_user() 函数从用户空间复制数据到内核空间，并将其转换为可读的格式后输出到内核日志中。

4. 示例2：修改进程内存

除了读取进程内存外，我们还可以通过修改进程内存来控制进程的行为。

例如，我们可以将进程的代码段中的一部分数据修改为指令 nop，从而使进程在运行时跳过该部分指令的执行。

#include <asm/uaccess.h>

...

static int __init my_module_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "My module is loaded!\n");

    struct task_struct *task = current;
    struct mm_struct *mm = task->mm;

    struct vm_area_struct *vma;
    for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
        if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC)) {
            /* skip non-executable mappings */
            continue;
        }

        unsigned long start = vma->vm_start;
        unsigned long end = vma->vm_end;
        unsigned long len = end - start;

        /* allocate kernel memory for reading from user space */
        void *kbuf = kmalloc(len, GFP_KERNEL);

        /* read from user space */
        if (copy_from_user(kbuf, (void *)start, len)) {
            printk(KERN_ERR "Failed to copy from user space\n");
            kfree(kbuf);
            return -EFAULT;
        }

        /* modify the buffer */
        memset(kbuf + 1000, 0x90, 20); // assume that the first nop instruction is at offset 1000
        if (copy_to_user((void *)start, kbuf, len)) {
            printk(KERN_ERR "Failed to copy to user space\n");
            kfree(kbuf);
            return -EFAULT;
        }

        kfree(kbuf);
    }

    return 0;
}

在这个示例中，我们仍然使用了 struct vm_area_struct 来遍历进程的地址空间，并使用 kmalloc() 分配了内核内存来读取进程的代码段。然后，通过将代码段中的一部分数据修改为指令 nop，使进程在运行时跳过该部分指令的执行。最后，通过 copy_to_user() 函数将修改后的内存数据从内核空间复制到用户空间。