在 lkm和ebpf rootkit分析的简要记录[1]。这个后门通信部分当前是基于libpcap，还有一个未公开的xdp实现。
因此我感觉xdp在网络编程、网络安全上都能应用上，值得研究。于是我从实现”xdp ebpf后门”来学习xdp。
本文主要记录以下内容，希望对主机安全有兴趣的读者有点帮助。内容包括：
- xdp ebpf后门相比于 bpf 后门的优点
- xdp后门demo
- demo编写时的关键点
- 检测角度来看，xdp后门的特征
已经有了bpf后门，为什么还有人要研究xdp ebpf后门呢？
在实现后门时，xdp ebpf和bpf技术都是为了获取数据包，可以做到不需要监听端口、客户端可以向服务端做单向通信。它俩的区别在于，xdp ebpf后门比bpf后门更加隐蔽，在主机上用tcpdump可以抓取bpf后门流量，但无法抓取xdp ebpf后门流量。
为什么会这样呢？
bpfdoor[2]、 boopkit[3]等bpf后门都是基于af_packet抓包、bpf filter过滤包，它工作在链路层。
关于bpfdoor的分析可以参考 BPFDoor – An Evasive Linux Backdoor Technical Analysis[4]
xdp有三种工作模式，不论哪一种模式，在接收数据包时都比bpf后门要早。
tcpdump这种抓包工具的原理和bpf后门是一样的，也是工作在链路层。所以网卡接收到数据包后，会先经过xdp ebpf后门，然后分别经过bpf后门和tcpdump。
如果xdp ebpf后门在接收到恶意指令后把数据包丢掉，tcpdump就抓不到数据包。
最终实现了的后门demo效果如下, 控制端通过udp协议和被控端单向通信，被控端从通信流量中提取出payload后执行命令。
- 通信数据格式是：| eth header | ip header | udp header | MAGIC_START command MAGIC_END |
- 被控端(xdp程序)提取udp数据后，通过
BPF_MAP_TYPE_ARRAY类型的map将udp数据传给用户态程序 - 用户态程序执行
system(command)执行系统命令后，清理map数据
关于xdp编程的基本概念，我就不复述网络上已有的内容了。如果你和我一样是ebpf xdp新手，我推荐你看 Get started with XDP[5]这篇入门文章。另外代码注释中的参考文章也不错。
在实现demo、加载xdp程序时，我遇到过两个报错。如果你也遇到，就可以参考我的解决办法。
第一个报错如下
[[email protected]](https://wiki.ioin.in/cdn-cgi/l/email-protection):/mnt# ip link set eth0 xdpgeneric obj xdp_udp_backdoor_bpf.o sec xdp_backdoor
BTF debug data section ‘.BTF’ rejected: Invalid argument (22)!
- Length: 741
Verifier analysis:
…
这个报错的原因是某些ip命令不支持btf。如果你想要解决这个报错，有两种方式，一是centos系统上可以用xdp-loader工具替代ip命令加载xdp程序，二是基于libbpf库的bpf_set_link_xdp_fd接口编程实现加载xdp程序，就像demo中那样。
第二个报错如下，提示 BPF程序指令过多，超过1000000条的限制。
[[[email protected]](https://wiki.ioin.in/cdn-cgi/l/email-protection) xdp_backdoor]# make load
[[[email protected]](https://wiki.ioin.in/cdn-cgi/l/email-protection) xdp_backdoor]# make load
clang -O2 -g -Wall -target bpf -c xdp_udp_backdoor.bpf.c -o xdp_udp_backdoor_bpf.o
ip link set eth0 xdpgeneric off
ip link set eth0 xdpgeneric obj xdp_udp_backdoor_bpf.o sec xdp_backdoor
...
BPF program is too large. Processed 1000001 insn
processed 1000001 insns (limit 1000000) max_states_per_insn 18 total_states 18267 peak_states 4070 mark_read 5
libbpf: — END LOG —
libbpf: failed to load program ‘xdp_func’
libbpf: failed to load object
‘xdp_udp_backdoor_bpf.o’
这个报错的原因是在加载ebpf程序时，会经过内核中 ebpf Verification[6]的校验，其中它会检查是否有ebpf程序是否可能出现死循环。
下面代码编译后的ebpf程序就会检查失败，出现上面的报错信息
void mystrncpy(char *dest, const char *src, size_t count) {
char *tmp = dest;
// #pragma clang loop unroll(full)
while (count) {
if ((*tmp = *src) != 0)
src++;
tmp++;
count–;
}
}
可以尝试使用#pragma clang loop unroll(full)告诉编译器编译时对循环做展开，来解决这个报错问题。
bpftool prog能看到xdp程序信息、bpftool map能看到xdp程序和应用程序通信用到的map信息
应用程序文件描述符中也有map id信息
应用程序想要执行命令时也会有一些特征，比如demo中使用system执行系统命令时，会有fork系统调用。
应用程序如果想要将命令结果回传、或者反弹shell，主机上也能抓到这一部分流量。
xdp概念、xdp编程的知识都在参考链接中，本文非常粗浅地分析一点xdp后门的优点和检测方式，希望能对你有点帮助。
在搞完这个demo后，我才发现有一个看起来很完善的xdp后门 TripleCross[7]。
