eHIDS 一款基于eBPF的HIDS开源工具

2022-04-18 码农世界

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一前言

IDS一般指入侵检测系统。入侵检测系统（intrusion detection system，简称“IDS”）是一种对网络传输进行即时监视，在发现可疑传输时发出警报或者采取主动反应措施的网络安全设备。

HIDS全称是Host-based Intrusion Detection System，即基于主机型入侵检测系统，部署在主机内的，主要是对主机的异常行为进行检测，比如新建文件，创建进程，连接等。

二 eHIDS 介绍和使用

2.1 eHIDS 基本介绍

目前来说eHIDS只算是一个HIDS的雏形，很多功能还没有完成，但是因为我最近对eBPF比较感兴趣，这个是基于eBPF实现的，所以了解下。

官方说明：

eBPF内核技术实现的HIDS . 功能实现：

TCP网络数据捕获

UDP网络数据捕获

uprobe方式的DNS信息捕获

进程数据捕获

uprobe方式实现JAVA的RASP命令执行场景事件捕获

eBPF的go框架实现，针对kprobeuprobe挂载方式，多类型event进行抽象实现。

开发者只需要实现内核态C文件，用户态go文件，用户态event消息结构体三个文件即可，框架会自动加载执行。

使用者可以按照logger的interface自行实现数据的上报处理，比如上报到ESkafka等日志中心。网址： [ehids/ehids-agent: A linux Host-based Intrusion Detection System based on eBPF. (github.com)](
https://github.com/ehids/ehids-agent)

原理：

运行在内核态用C写eBPF代码，llvm编译为eBPF字节码。

用户态使用golang编写，cilium/ebpf纯go类库，做eBPF字节码的内核加载，kprobe/uprobe HOOK对应函数。

用户态使用golang做事件读取、解码、处理。

2.2 实践

git clone https://github.com/ehids/ehids-agent.git
cd ehids
make
./bin/ehids-agent

编译的时候，会报错，报错原因是go-bindata无法下载，将go.sum的配置更改如下：需要删除原来的go-bindata的配置，然后添加

github.com/shuLhan/go-bindata v4.0.0+incompatible h1:xD8LkuVZLV5OOn/IEuFdt6EEAW7deWiqgwaaSGhjAJc=
github.com/shuLhan/go-bindata v4.0.0+incompatible/go.mod h1:pkcPAATLBDD2+SpAPnX5vEM90F7fcwHCvvLCMXcmw3g=

eBPF的环境安装参考：

[[译]使用eBPF（绕过 TCP/IP）加速云原生应用程序的经验教训 – CFC4N的博客 (cnxct.com)](https://www.cnxct.com/lessons-using-ebpf-accelerating-cloud-native-zh/?f=github#i-3)

运行：

root@ubuntu-lab:/home/miao/ehids-agent-modify# ./bin/ehids 
2022/04/17 04:30:25 https://github.com/ehids/ehids-agent
2022/04/17 04:30:25 process pid: 23069
2022/04/17 04:30:25 start to run EBPFProbeProc module
2022/04/17 04:30:25 start to run EBPFProbeUDNS module
2022/04/17 04:30:25 start to run EBPFProbeUJavaRASP module
2022/04/17 04:30:25 start to run EBPFProbeUBash module
2022/04/17 04:30:25 start to run EBPFProbeBPFCall module
2022/04/17 04:30:25 start to run EBPFProbeKTCP module
2022/04/17 04:30:25 start to run EBPFProbeKTCPSec module
2022/04/17 04:30:25 start to run EBPFProbeKUDP module
2022/04/17 04:30:25 HOOK binrayPath:/bin/bash, FunctionName:readline
2022/04/17 04:30:25 target all process. 
2022/04/17 04:30:26 process pid: 23069
Xshell2022/04/17 04:54:33 probeName:EBPFProbeProc, probeTpye:kprobe,  fork event,childpid:1, childtgid:23737,  parentpid:23737, parenttgid:23721,  grandparentpid:23720, grandparentgid:21960, cwd_level:0, comm:java, cmdline:javaMain, filepath:java, start_time:4026531838, uid:21960,  gid:0,uts_ium:0,
&{ID:8803 QR:1 Opcode:0 AA:0 TC:0 RD:1 RA:1 Z:0 RCODE:0 QDCOUNT:1 ANCOUNT:1 NSCOUNT:0 ARCOUNT:0}
2022/04/17 04:56:19 probeName:EBPFProbeKUDP, probeTpye:kprobe, PID:0, comm:systemd-resolve, qname:www.baidu.com, qclass:1, qtype:28. qtype:QTypeCNAME, qinfo:[CNAME] :wwwashifencom. 
2022/04/17 04:56:19 probeName:EBPFProbeKTCPSec, probeTpye:kprobe, start time:10:31:23, PID:912, UID:103, AF:2, TASK:5systemd-resolv
&{ID:39561 QR:1 Opcode:0 AA:0 TC:0 RD:1 RA:1 Z:0 RCODE:0 QDCOUNT:1 ANCOUNT:0 NSCOUNT:0 ARCOUNT:0}
2022/04/17 04:56:19 probeName:EBPFProbeKUDP, probeTpye:kprobe, PID:0, comm:systemd-resolve, qname:www.a.shifen.com, qclass:1, qtype:28. 
&{ID:55505 QR:1 Opcode:0 AA:0 TC:0 RD:1 RA:1 Z:0 RCODE:0 QDCOUNT:1 ANCOUNT:1 NSCOUNT:0 ARCOUNT:1}
2022/04/17 04:56:19 probeName:EBPFProbeKUDP, probeTpye:kprobe, PID:0, comm:ping, qname:www.baidu.com, qclass:1, qtype:28. qtype:QTypeCNAME, qinfo:[CNAME] :wwwashifen. 
&{ID:14298 QR:1 Opcode:0 AA:0 TC:0 RD:1 RA:1 Z:0 RCODE:0 QDCOUNT:1 ANCOUNT:3 NSCOUNT:0 ARCOUNT:0}
2022/04/17 04:56:19 probeName:EBPFProbeKUDP, probeTpye:kprobe, PID:0, comm:systemd-resolve, qname:www.baidu.com, qclass:1, qtype:1. qtype:QTypeCNAME, qinfo:[CNAME] :wwwashifen. qtype:QTypeA, qinfo:[A] :14.215.177.38. qtype:QTypeA, qinfo:[A] :14.215.177.39. 
&{ID:12746 QR:1 Opcode:0 AA:0 TC:0 RD:1 RA:1 Z:0 RCODE:0 QDCOUNT:1 ANCOUNT:3 NSCOUNT:0 ARCOUNT:1}
2022/04/17 04:56:19 probeName:EBPFProbeKUDP, probeTpye:kprobe, PID:0, comm:ping, qname:www.baidu.com, qclass:1, qtype:1. qtype:QTypeCNAME, qinfo:[CNAME] :wwwashifen. qtype:QTypeA, qinfo:[A] :14.215.177.38. qtype:QTypeA, qinfo:[A] :14.215.177.39.

可以看到它加载了几个插件，来实现上述功能，运行时候，捕获进程数据、UDP数据、DNS的信息，以及监控到的java运行程序信息等，并打印，当然可以自己方便扩展。

三处理流程

3.1 流程处理说明

为了看懂代码，特意学习了下golang，大概对流程有了了解, 启动点是main.go 核心代码，加载各个模块代码，进行初始化和运行：

 for k, module := range user.GetModules() {
  if module.Name() != "EBPFProbeBPFCall" {
   //continue //模块启用临时开关
  }

  logger.Printf("start to run %s module", k)
  //初始化
  err := module.Init(ctx, logger)
  if err != nil {
   panic(err)
  }

  // 加载ebpf，挂载到hook点上，开始监听
  go func(module user.IModule) {
   err := module.Run()
   if err != nil {
    logger.Fatalf("%v", err)
   }
  }(module)
 }

每个功能以一个模块的形式来运行,module是定义的一组接口，如下

type IModule interface {
 // Init 初始化
 Init(context.Context, *log.Logger) error
 // Name 获取当前module的名字
 Name() string
 // Run 事件监听感知
 Run() error
 // Start 启动模块
 Start() error
 // Stop 停止模块
 Stop() error
 // Close 关闭退出
 Close() error
 SetChild(module IModule)
 Decode(*ebpf.Map, []byte) (string, error)
 Events() []*ebpf.Map
 DecodeFun(p *ebpf.Map) (IEventStruct, bool)
}

在user的目录下的imodule.go代码文件中定义，里面定义了相关方法的基本实现。然后各个模块把自己注册到全局的map中，Go语言比较有意思map的定义比较奇葩，如下：

var modules = make(map[string]IModule)

以string作为key，IModule作为value的map 变量modules，通过开放函数：

func GetModules() map[string]IModule {
 return modules
}

返回。核心模块的类（结构体）的类图如下：

运行的整体流程

将c代码开发的proc_kern.c等ebpf程序，通过LLVM编译成 ebuf的byte code 字节码；
利用go-bindata 将字节码文件转成go文件，为assets/ebpf_probe.go；
main.go 获取模块组信息，运行模块初始化；
main.go 调用模块的Run方法，Run方法调用IModule接口的start方法，在这里面通过bpfManager加载epbf_probe.go字节码；
Module.ReadEvent 获取事件的map，判断map类型，按照类型读取map数据（读取之前判断是否结束），读取数据后，通过Decode方法进行解码，Decode 需要获取解码函数，然后根据不同的event进行解码。 6.解码结束后，通过Write方法写到屏幕上，或者写到ES中去。

3.2 扩展

可以看到，整个流程还是比较简单的，扩展：

基于bcc开发ebpf程序的c代码，代码运行在内核中的。
实现特定事件处理接口，即字节码转成具体的结构体成员。
开发go的Module，加载ebpf的字节码，注册等；

总结：虽然整体来说开发难度一般，ebpf程序本身开发起来可以更简单的，这里面主要用了ebpfManager的开源框架，方便了go语言开发，架构相对比较好一些，其他的也没啥了。

[ehids/ebpfmanager: A golang ebpf libary base on cilium/ebpf and datadog/ebpf. (github.com)](https://github.com/ehids/ebpfmanager)