Linux执行命令监控详细实现原理和使用教程，以及相关工具的使用

Linux执行命令监控详细实现原理和使用教程，以及相关工具的使用。

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0x00 背景介绍

Linux上的HIDS需要实时对执行的命令进行监控，分析异常或入侵行为，有助于安全事件的发现和预防。为了获取执行命令，大致有如下方法：

  1. 遍历/proc目录，无法捕获瞬间结束的进程。
  2. Linux kprobes调试技术，并非所有Linux都有此特性，需要编译内核时配置。
  3. 修改glic库中的execve函数，但是可通过int0x80绕过glic库，这个之前360 A-TEAM一篇文章有写到过。
  4. 修改sys_call_table，通过LKM(loadable kernel module)实时安装和卸载监控模块，但是内核模块需要适配内核版本。

确定了Hook点之后，就可以选择Hook方案了，这时有几个选择：
在应用层：

1、在ring3通过/etc/ld.so.preload劫持系统调用
2、二次开发glibc加入监控代码(据说某产品就是这么做监控的)
3、基于调试器思想通过ptrace()主动注入

在应用层做Hook的好处是不受内核版本影响，通用性较好，而且技术难度相对较低，但是缺点更明显，因为ring3层的Hook都是针对glibc库做的监控，只要直接陷入0x80中断，就可以绕过glibc库直接调用系统调用，比如近期分析的某挖矿木马：

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既然应用层的监控行不通，那就看看内核层的监控手段：

1、API Inline Hook
2、sys_call_table Hook
3、IDT Hook
4、利用LSM(Linux Security Module)

API Inline Hook以及IDT Hook操作难度较大，而且兼容性较差，利用LSM监控API虽然性能最好，但是必须编译进内核才能使用，不可以实时安装卸载，而sys_call_table的Hook相对易于操作，作为防御者也可以直接从” /boot/System.map-uname -r ”中直接获取sys_call_table地址，也可以利用LKM(loadable kernel module)技术实现实时安装卸载，所以最后选择在内核层Hook sys_call_table实现监控。

综合上面方案的优缺点，我们选择修改sys_call_table中的execve系统调用，虽然要适配内核版本，但是能100%监控执行的命令。

Linux执行命令监控是一种安全机制，它允许系统管理员跟踪和记录用户在系统上执行的所有命令。这种监控对于确保系统安全、防止滥用和进行事后分析非常重要。以下是Linux执行命令监控的详细实现原理和使用教程。

实现原理

Linux执行命令监控的实现原理主要基于以下几个方面：

  1. 审计系统：
    Linux的审计系统（auditd）是一个强大的工具，它可以记录系统调用和关键文件的更改。通过配置审计规则，管理员可以监控特定用户的命令执行情况。

  2. 命令历史记录：
    Linux的history命令可以记录用户在终端会话中执行的所有命令。这个功能默认启用，并且可以通过.bash_history文件来查看。

  3. 进程监控：
    使用如ps、top、htop等工具，可以实时监控系统上运行的进程。结合其他工具，如awk和grep，可以过滤出特定用户的进程。

  4. 日志文件：
    Linux系统会生成多种日志文件，如/var/log/auth.log记录了用户的登录和注销信息，而/var/log/secure（在某些发行版中）记录了认证相关的事件。

  5. 系统调用跟踪：
    通过使用如strace这样的工具，可以监控和记录进程执行的系统调用。这对于理解命令执行的底层行为非常有用。

  6. 文件系统监控：
    使用inotify工具可以监控文件系统事件，如文件的创建、修改和删除。这对于跟踪命令对文件系统的影响很有帮助。

使用教程

以下是如何在Linux系统中设置和使用命令监控的教程：

1. 使用auditd监控命令执行

  • 安装auditd：

    sudo apt-get install auditd audispd-plugins # Debian/Ubuntu
sudo yum install auditd audispd-plugins # CentOS/RedHat

  • 配置审计规则：
    使用auditctl命令添加规则，例如，监控所有用户的sudo命令：

    sudo auditctl -w /usr/bin/sudo -p x -k sudo_rule

    这里-w指定要监控的文件或目录，-p x表示监控所有执行权限，-k用于为规则命名。

  • 查看审计日志：
    审计日志通常存储在/var/log/audit/audit.log。可以使用ausearch工具来搜索和分析日志：

    sudo ausearch -k sudo_rule
2. 查看命令历史记录

  • 查看历史命令：

    history

    或者查看历史记录文件：

    cat ~/.bash_history

  • 配置历史记录：
    可以编辑用户的.bashrc或.bash_profile文件来更改历史记录的行为，例如，增加历史记录的大小或自动记录命令。

3. 监控进程

  • 实时监控进程：

    top

    或者使用htop，如果已安装：

    htop

  • 过滤特定用户的进程：

    ps -u username
4. 分析日志文件
  • 查看认证日志：
    cat /var/log/auth.log
    或者使用less或tail进行分页查看。
5. 使用strace跟踪系统调用
  • 监控特定进程：
    strace -p pid
    其中pid是要监控的进程ID。
6. 监控文件系统事件
  • 监控特定目录：
    inotifywait -m -r /path/to/directory
    -m表示监控模式，-r表示递归监控。

Linux执行命令监控是一个涉及多个工具和机制的复杂过程。通过合理配置和使用这些工具，系统管理员可以有效地监控和记录用户的行为，从而提高系统的安全性和可审计性。需要注意的是，监控活动应当遵守相关的隐私和法律规定，确保在合法和道德的框架内进行。

0x01 总体架构

首先sys_execve监控模块，需要替换原有的execve系统调用。在执行命令时，首先会进入监控函数，将日志通过NetLink发送到用户态分析程序（如想在此处进行命令拦截，修改代码后也是可以实现的），然后继续执行系统原生的execve函数。

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0x02 获取sys_call_table地址

获取sys_call_table的数组地址，可以通过/boot目录下的System.map文件中查找。

命令如下：
cat /boot/System.map-uname-r| grep sys_call_table
这种方式比较麻烦，在每次insmod内核模块的时候，需要将获取到的地址通过内核模块传参的方式传入。而且System.map并不是每个系统都有的，删除System.map对于系统运行无影响。

我们通过假设加偏移的方法获取到sys_call_table地址，首先假设sys_call_tale地址为sys_close，然后判断sys_call_table[__NR_close]是否等于sys_close，如果不等于则将刚才的sys_call_table偏移sizeof(void *)这么多字节，直到满足之前的判断条件，则说明找到正确的sys_call_table的地址了。

代码如下：

unsigned long **find_sys_call_table(void) {
    unsigned long ptr;
    unsigned long *p;
    pr_err("Start foundsys_call_table.\n");
        for (ptr = (unsignedlong)sys_close;
         ptr < (unsignedlong)&loops_per_jiffy;
         ptr += sizeof(void*)) {
        p = (unsigned long*)ptr;
        if (p[__NR_close] ==(unsigned long)sys_close) {
            pr_err("Foundthe sys_call_table!!! __NR_close[%d] sys_close[%lx]\n"
                    "__NR_execve[%d] sct[__NR_execve][0x%lx]\n",
                   __NR_close,
                   (unsigned long)sys_close,
                   __NR_execve,
                    p[__NR_execve]);
            return (unsignedlong **)p;
        }  
    }  
        return NULL;
}

0x03 修改__NR_execve地址

即使获取到了sys_call_table也无法修改其中的值，因为sys_call_table是一个const类型，在修改时会报错。因此需要将寄存器cr0中的写保护位关掉，wp写保护的对应的bit位为0x00010000。

代码如下：

unsigned long original_cr0;
original_cr0 = read_cr0();
write_cr0(original_cr0 & ~0x00010000);  #解除写保护
orig_stub_execve = (void *)(sys_call_table_ptr[__NR_execve]);
sys_call_table_ptr[__NR_execve]= (void *)monitor_stub_execve_hook;
write_cr0(original_cr0);        #加上写保护

在修改sys_call_hook[__NR_execve]中的地址时，不只是保存原始的execve的地址，同时把所有原始的系统调用全部保存下载。

void *orig_sys_call_table [NR_syscalls];
for(i = 0; i < NR_syscalls - 1; i ++) {
    orig_sys_call_table[i] =sys_call_table_ptr[i];
}

0x04 Execve进行栈平衡

除了execve之外的其他系统调用，基本只要自定义函数例如：my_sys_write函数，在此函数中预先执行我们的逻辑，然后再执行orig_sys_write函数，参数原模原样传入即可。但是execve不能模仿上面的写法，用以上的方法可能会导致Kernel Panic。
需要进行一下栈平衡，操作如下：

  1. 定义替换原始execve函数的函数monitor_stub_execve_hook
.text
.global monitor_stub_execve_hook
monitor_stub_execve_hook:
  1. 在执行execve监控函数之前，将原始的寄存器进行入栈操作：
pushq   %rbx
pushq   %rdi
pushq   %rsi
pushq   %rdx
pushq   %rcx
pushq   %rax
pushq   %r8
pushq   %r9
pushq   %r10
pushq   %r11

  1. 执行监控函数并Netlink上报操作：
    call monitor_execve_hook

  2. 入栈的寄存器值进行出栈操作

pop     %r11
pop     %r10
pop     %r9
pop     %r8
pop     %rax
pop     %rcx
pop     %rdx
pop     %rsi
pop     %rdi
pushq   %rbx
  1. 执行系统的execve函数
    jmp *orig_sys_call_table(, %rax, 8)

0x05 执行命令信息获取

监控执行命令，如果用户态使用的是相对路径执行，此模块也需要获取出全路径。通过getname()函数获取执行文件名，通过open_exec()和d_path()获取出执行文件全路径。通过current结构体变量获取进程pid，父进程名，ppid等信息。同时也获取运行时的环境变量中PWD，LOGIN相关的值。
最终将获取到的数据组装成字符串，用ascii码值为0x1作为分隔符，通过netlink_broadcast()发送到到用户态分析程序处理。

0x06 监控效果

在加载内核模块，在用户态执行netlink消息接收程序。然后使用相对路径执行命令./t my name is xxxx，然后查看用户态测试程序获取的数据。

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0x07 版本支持及代码

支持内核版本：2.6.32, >=3.10.0
源代码路径：https://github.com/ysrc/yulong-hids/tree/master/syscall_hook

在Linux系统中，有多种工具可以用来监控执行命令，这些工具可以帮助系统管理员跟踪用户行为、审计系统操作或进行安全分析。以下是20个用于监控Linux执行命令的工具，以及它们的访问链接：

  1. auditd - Linux审计守护进程

    • 访问链接: https://www.linux-audit.com/

  2. syslog-ng - 灵活的日志管理工具

    • 访问链接: https://www.syslog-ng.com/

  3. rsyslog - 用于日志处理的系统服务

    • 访问链接: http://www.rsyslog.com/

  4. logrotate - 管理日志文件的轮换、压缩和删除

    • 访问链接: https://github.com/logrotate/logrotate

  5. logwatch - 监视系统日志并生成报告

    • 访问链接: https://sourceforge.net/projects/logwatch/

  6. Swatch - 监视系统日志文件的变化

    • 访问链接: http://swatch.sourceforge.net/

  7. Glog - C++日志库，支持日志监控

    • 访问链接: https://github.com/google/glog

  8. Logstash - 收集、解析和丰富日志数据

    • 访问链接: https://www.elastic.co/de/products/logstash

  9. Filebeat - 轻量级日志文件收集器

    • 访问链接: https://www.elastic.co/de/products/beats/filebeat

  10. GoAccess - 实时日志分析器和交云式查看器

    • 访问链接: https://goaccess.io/

  11. Graylog - 强大的日志管理平台

    • 访问链接: https://www.graylog.org/

  12. Fluentd - 开源数据收集器

    • 访问链接: https://www.fluentd.org/

  13. Prometheus - 监控系统和应用程序的时间序列数据库

    • 访问链接: https://prometheus.io/

  14. Netdata - 性能监控和可视化工具

    • 访问链接: https://www.netdata.cloud/

  15. Zabbix - 企业级监控解决方案

    • 访问链接: https://www.zabbix.com/

  16. Nagios - 监控系统、网络和基础设施

    • 访问链接: https://www.nagios.org/

  17. Icinga - 监控系统，Nagios的分支

    • 访问链接: https://www.icinga.com/

  18. Puppet - 配置管理平台，可以用于监控配置变更

    • 访问链接: https://puppet.com/

  19. Chef - 自动化平台，用于管理服务器和应用程序

    • 访问链接: https://www.chef.io/

  20. Ansible - 自动化工具，可以用于监控和执行任务

    • 访问链接: https://www.ansible.com/

请注意，上述工具的使用应遵守法律法规，并在获得授权的情况下进行。这些工具主要用于教育和安全研究目的，以提高系统的安全性。在使用这些工具时，应确保不侵犯他人的隐私和权益。

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