Seccomp技术在Android应用中的滥用与防护

作者：三六零天御

       安全攻防是一个永不停息的持续性话题，没有任何一种防御办法是一劳永逸的。今天三六零天御针对一个比较流行的攻击手段进行阐述，并介绍该手段的防御方法。该文章无法囊括所有内容，为了更好地去体验效果，可以使用360加固保产品做进一步的探究。接下来我们对该技术进行阐述，希望为广大技术爱好者带来帮助。

一、Seccomp技术简介

Seccomp全称（Secure Computing Mode），在2005年的Linux内核版本2.6.12中引入。主要目的是为了限制进程的系统调用权限，换句话说，只允许进程进行read/write/_exit/sigreturn的调用。

随后，在Linux内核3.5版本中引入了Seccomp过滤模式（Seccomp filtering），Seccomp过滤模式的语法是基于BPF (Berkeley Packet Filter)。可以将此模式简称为Seccomp-BPF。Seccomp-BPF可以使用系统调用号、CPU架构类型等作为条件，对接下来的操作进行允许、禁止、TRAP等操作。

故Seccomp-BPF是对最初的Seccomp的一次升级，将原有的“暴力执法“转成了”有条件的执行“。

Seccomp的应用场景比较常见，比较有代表性的就是沙箱。沙箱一般使用隔离进程（Isolated Process）来保障应用安全。隔离进程内部机制就是使用了Seccomp。也就是说在该进程内部可以进行的操作非常有限。

刚刚我们提到了，Seccomp-BPF可以使用系统调用号作为条件，来对接下来的操作进行过滤。这种特性，最终会被别有用心的人恶意利用。完成对APP系统调用的拦截，并修改应用内业务逻辑。

我们通过一个例子来看一下Seccomp-BPF的特性。

图1

图2

图3

在图 1中，有两个filter。第一个filter一共有4条BPF指令。第一条BPF指令，代表取seccomp_data（图 2）中的nr字段。nr字段含义可见图 3，意思是下一条BPF指令的判断条件是系统调用号。第二条BPF指令，第二个参数是openat系统调用，第三个参数数字N，表示如果系统调用是openat，跳过N条BPF指令，第四个参数数字N，标识如果系统调用不是openat，跳过N条BPF指令。按照这个逻辑，如果是系统调用openat，则跳过0条指令，执行第三条BPF。如果不是openat，则跳过1条指令，执行第四条BPF。第二个filter同理。

二、Seccomp-BPF技术在Android应用中的滥用

随着Android攻击技术的不断深入，越来越多的开发者意识到APP本身的安全风险。一些常用的黑客技术也被越来越多的人熟知。在过去，Inline Hook技术可能会被少部分人使用。但是随着技术的发展，出现了很多的Inline Hook开源框架。例如从早期的Cydia substrate hook到HookZz，Sandhook等。使用方法也是非常简单，容易上手。

Inline Hook可以完成对函数指令级别的拦截，从而监控应用内部的文件操作、网络请求等。这样的Hook手段，可能会被黑灰产利用。从而实现破解、篡改、仿冒、攻击等目的。

所以为了防止这样的Hook手段，应用可以使用svc调用的方式。使用内联汇编的方式来代替直接的系统调用，可以避免一些业务被拦截。举例如下：

表格1

使用表格 1中SVC调用的方式，由于本身采用内联汇编的形式，代码地址分配不固定。另外还可以采取动态分配内存，存储并执行代码的方法。使得Inline Hook变的更加困难。

但是，这并不能阻止Seccomp-BPF的拦截方案。因为Seccomp-BPF提供了一个钩子函数，在SVC系统调用执行之前会进入到这个函数，对系统调用进行检查，并做业务逻辑的修改和绕过。故任何SVC调用，都无法逃离Seccomp-BPF的魔掌。

那么，Seccomp-BPF在Android应用攻击中是怎么做的呢？举例如下。

有的APP为了保障自身的安全，不允许APP动态调试、二次签名、运行在框架环境等。采用的方案一般使用open系统调用的方式打开特定文件检查有无异常特征，例如/proc/self/map或者/proc/self/status等。有些开发者比较注重安全，对open采用了svc的实现方式。但是利用Seccomp-BPF完全可以对open操作进行拦截，重定位参数路径，完成逻辑的绕过。

三、Seccomp-BPF技术的防护

1. 基于prctl调用的检测

prctl方法也是一个系统调用。使用Seccomp-BPF前，会调用prctl，并传入特定参数作为前置条件。如图 4所示。

图 4

为了检测这种方式。我们同样可以调用prctl，传入PR_GET_NO_NEW_PRIVS。根据返回值来判断是否NO_NEW_PRIVS被设置为1。见表格 2。

表格 2

但是该方案有个缺陷，因为prctl本身是个系统调用。所以仍然可以被Seccomp-BPF拦截修改进而绕过。

2. 基于Signal的捕获检测

将SECCOMP_RET_TRAP传入BPF指令中，当执行该指令时，将会产生SIGSYS信号。我们可以提前通过sigaction方法来注册SIGSYS信号，当捕获到信号时，会执行对应的handler方法。在正常情况下，都是可以正常接收到信号，并执行handler方法。但是如果该进程已经提前使用了Seccomp-BPF，将会无法正常接收到信号，handler方法也不会执行。所以可以通过这种逻辑来判断该应用是否处在Seccomp-BPF环境中。

不过该方法依然有被绕过的可能性，攻击者可以通过Hook的方式，拿到handler方法地址并主动去执行。则可以绕过校验。

3. 基于status文件的检测方案

当调用图 4中的代码时，会在对应进程的status文件中留下痕迹。如图 5所示，NoNewPrivs对应的值变为1。

图 5

我们可以使用open打开/proc/self/status文件，检测该值是否为1。当然，open系统调用，我们之前说过了，可以被绕过。但这并不意味着防御到此结束，我们依然可以通过open返回的句柄值，来进一步验证句柄的合法性。办法有很多，在此不一一赘述。

四、小结

安全攻防是个无止境、无硝烟的战斗，我们只有不断地去深挖攻击手段，才可以做出更高级的对抗。这个过程充满挑战，需要持久的耐心以及高涨的热情。然而，幸运的是，360加固保在这方面会持续地开展下去。对行业是利好，对开发者们更是福音。同时360加固保也会持续不断的利用黑科技来造福开发者，更多更高级的功能可以在高级防篡改和企业版中有体现，欢迎大家来感受并玩转黑科技。

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