后门技术（HOOK篇）之DT_RPATH

Posted 2020-07-31

0x01 GNU ld.so动态库搜索路径

参考材料：https://en.wikipedia.org/wiki/Rpath

下面介绍GNU ld.so加载动态库的先后顺序：

1. LD_PRELOAD环境变量指定的路径（一般对应文件/etc/ld.so.preload）；

2. ELF .dynamic节中DT_RPATH入口指定的路径，若DT_RUNPATH入口不存在的话；

3. 环境变量LD_LIBRARY_PATH指定的路径，但如果可执行文件有setuid/setgid权限，则忽略这个路径；编译时指定--library-path会覆盖这个路径；

4. ELF .dynamic节中DT_RUNPATH入口指定的路径；

5. ldconfig缓存中的路径（一般对应/etc/ld.so.cache文件），若编译时使用了-z nodeflib的链接选项，则此步跳过；

6. /lib，然后/usr/lib路径 ，若使用了-z nodeflib链接选项，则此步亦跳过；

0x02 原理分析

参考材料：http://linux.chinaunix.net/techdoc/system/2009/04/30/1109602.shtml

作者：alert7

从上面分析的搜索路径来看，DT_RPTAH先于/lib和/usr/lib，因此通过修改ELF，在.dynamic中加入DT_RPATH的入口，就可以让可执行文件优先加载我们的动态库，实现劫持的目的；

加入自定义的DT_RPTAH有两种方式，修改原有的DT_RPATH入口，插入新的DT_RPATH入口；一般ELF文件.dynamic中，都没有这一入口，因此选择新插入；

这里遇到2个问题，一是定位.dynamic位置，并插入新的entry；二是在ELF中插入我们HOOK用动态库路径；

现在解决第一个问题。

32位系统下，.dynamic入口由下面数据结构表示：

glibc-2.18/elf/elf.h

/* Dynamic section entry.  */
typedef struct
{
  Elf32_Sword d_tag;  /* Dynamic entry type */
  union
    {
      Elf32_Word d_val;  /* Integer value */
      Elf32_Addr d_ptr;  /* Address value */
    } d_un;
} Elf32_Dyn;

其中d_tag表示入口类型：

/* Legal values for d_tag (dynamic entry type).  */

#define DT_NULL      0      /* Marks end of dynamic section */
#define DT_NEEDED   1      /* Name of needed library */
#define DT_STRTAB   5      /* Address of string table */
#define DT_SYMTAB   6      /* Address of symbol table */
#define DT_RPATH   15      /* Library search path (deprecated) */
...

在.dynamic中，有许多未使用的入口，我们只需找到一处，写入即可；而ELF中，根据偏移定位某个节表比较容易的；

接下来解决第二个问题，将动态库路径加入ELF中；考虑到加入新的内容，ELF头等位置的偏移都要重新修正，因此最好的办法是修改一处已有字符串，我们选择修改__gmon_start__，因为它在所有程序中都有；

剩下的任务就是1.定位__gmon_start__并修改，2.返回其在字符串表中的index；

画了张图，帮助理解：

0x03 代码实现

首先实现DT_RPATH定位功能：

#define ERREXIT(err) do {perror(err);return -1;}while(1)

int elf_rpath_entry(const char *filename)
{
    printf("+ enter elf_rpath_entry\\n");
    int fd = open(filename, O_RDONLY);
    if (fd < 0) ERREXIT("open");

    struct stat statbuf;
    fstat(fd, &statbuf);

    char *fbase = mmap(NULL, statbuf.st_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (fbase == NULL) ERREXIT("mmap");

    Elf32_Ehdr *ehdr = (Elf32_Ehdr *)fbase;
    Elf32_Shdr *sects = (Elf32_Shdr *)(fbase + ehdr->e_shoff);

    int shsize = ehdr->e_shentsize;
    int shnum = ehdr->e_shnum;
    int shstrndx = ehdr->e_shstrndx;

    Elf32_Shdr *shstrsect = &sects[shstrndx]; 
    char *shstrtab = fbase + shstrsect->sh_offset;

    int i;
    int _sh_size, _sh_entsize;
    int _sh_offset;
    for(i = 0; i < shnum; i++) {
        if(!strcmp(shstrtab + sects[i].sh_name, ".dynamic")) {
            printf("+ found the .dynamic section\\n");
            _sh_size = sects[i].sh_size;
            _sh_entsize = sects[i].sh_entsize;    
            _sh_offset = sects[i].sh_offset;
            break;
        }
    }

    Elf32_Dyn *dyn = (Elf32_Dyn*)(fbase + _sh_offset);

    for (i = 0; i < _sh_size; i+=_sh_entsize) {
        if (dyn->d_tag == DT_RPATH) {
            printf("+ got DT_RPATH entry\\n");
            break;    
        }
        dyn++;
    }

    close(fd);
    munmap(fbase, statbuf.st_size);

    printf("+ exit elf_rpath_entry\\n");
    return 0;
}

接下来，查找并修改__gmon_start__字符串，并返回其索引：

int modify_symbols(const char *fbase)
{
        Elf32_Ehdr *ehdr = (Elf32_Ehdr*)fbase;
        Elf32_Shdr *shdr = (Elf32_Shdr *)(fbase + ehdr->e_shoff);

        Elf32_Shdr *shdrp = shdr;
        Elf32_Shdr *strsym = NULL;

        int i;
        int find = 0;
        for(i = 0; i < ehdr->e_shnum; i++) {
                if(shdrp->sh_type == SHT_DYNSYM) {
                        find=1;
                        break;
                }
                shdrp++;
        }   
        if(!find) {
                printf("+ not find SHT_DYNSYM\\n");
                return -1; 
        }   
        strsym = &shdr[shdrp->sh_link];

        char *str = (char*)(fbase + strsym->sh_offset);

        Elf32_Sym *symp;
        symp = (Elf32_Sym*)(fbase + shdrp->sh_offset);

        for(i = 0; i < shdrp->sh_size; i += shdrp->sh_entsize) {
                if(!strcmp(&str[symp->st_name], "__gmon_start__")) {
                        /* modify here */
                        return symp->st_name;
                }
                symp++;
        }   
        printf("+ not find match symbol\\n");

        return -1; 
}

对于__gmon_start__符号的查找涉及3个部分，一是节区头部表，主要用来索引字符串表与符号表；符号表中通过索引，引用字符串中实际字符串，如symp->st_name实际只是索引；

下图帮助理解上述代码过程：