使用Ptrace去拦截和仿真Linux系统调用

接下来是它的另一个 PTRACE_SYSCALL 和 wait(2)，然后是另一个 PTRACE_GETREGS 去获取结果。结果保存在 rax 中。

ptrace(PTRACE_GETREGS, pid, 0, &regs);
fprintf(stderr, " = %ldn", (long)regs.rax);

这个简单程序的输出也是非常粗糙的。这里的系统调用都没有符号名，并且所有的参数都是以数字形式输出，甚至是一个指向缓冲区的指针也是如此。更完整的 strace 输出将能知道哪个参数是指针，并使用 process_vm_readv(2) 从被跟踪进程中读取哪些缓冲区，以便正确输出它们。

然而，这些仅仅是系统调用拦截的基础工作。

系统调用拦截

假设我们想使用 Ptrace 去实现如 OpenBSD 的 pledge(2) 这样的功能，它是 一个进程承诺pledge只使用一套受限的系统调用。初步想法是，许多程序一般都有一个初始化阶段，这个阶段它们都需要进行许多的系统访问（比如，打开文件、绑定套接字、等等）。初始化完成以后，它们进行一个主循环，在主循环中它们处理输入，并且仅使用所需的、很少的一套系统调用。

在进入主循环之前，一个进程可以限制它自己只能运行所需要的几个操作。如果 程序有缺陷，能够通过恶意的输入去利用该缺陷，这个承诺可以有效地限制漏洞利用的实现。

使用与 strace 相同的模型，但不是输出所有的系统调用，我们既能够阻塞某些系统调用，也可以在它的行为异常时简单地终止被跟踪进程。终止它很容易：只需要在跟踪器中调用 exit(2)。因此，它也可以被设置为去终止被跟踪进程。阻塞系统调用和允许子进程继续运行都只是些雕虫小技而已。

最棘手的部分是当系统调用启动后没有办法去中断它。当跟踪器在入口从 wait(2) 中返回到系统调用时，从一开始停止一个系统调用的仅有方式是，终止被跟踪进程。

然而，我们不仅可以“搞乱”系统调用的参数，也可以改变系统调用号本身，将它修改为一个不存在的系统调用。返回时，在 errno 中 通过正常的内部信号，我们就可以报告一个“友好的”错误信息。

for (;;) {
    /* Enter next system call */
    ptrace(PTRACE_SYSCALL, pid, 0, 0);
    waitpid(pid, 0, 0);
 
    struct user_regs_struct regs;
    ptrace(PTRACE_GETREGS, pid, 0, &regs);
 
    /* Is this system call permitted? */
    int blocked = 0;
    if (is_syscall_blocked(regs.orig_rax)) {
        blocked = 1;
        regs.orig_rax = -1; // set to invalid syscall
        ptrace(PTRACE_SETREGS, pid, 0, &regs);
    }
 
    /* Run system call and stop on exit */
    ptrace(PTRACE_SYSCALL, pid, 0, 0);
    waitpid(pid, 0, 0);
 
    if (blocked) {
        /* errno = EPERM */
        regs.rax = -EPERM; // Operation not permitted
        ptrace(PTRACE_SETREGS, pid, 0, &regs);
    }
}

这个简单的示例只是检查了系统调用是否违反白名单或黑名单。而它们在这里并没有差别，比如，允许文件以只读而不是读写方式打开（open(2)），允许匿名内存映射但不允许非匿名映射等等。但是这里仍然没有办法去动态撤销被跟踪进程的权限。

跟踪器与被跟踪进程如何沟通？使用人为的系统调用！

创建一个人为的系统调用

对于我的这个类似于 pledge 的系统调用 —— 我可以通过调用 xpledge() 将它与真实的系统调用区分开 —— 我设置 10000 作为它的系统调用号，这是一个非常大的数字，真实的系统调用中从来不会用到它。

#define SYS_xpledge 10000

（编辑：瑞安网）

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